[发明专利]一种培育养分高效利用且耐除草剂玉米的方法和应用

说明书

本发明公开一种转ZmNF‑YA13和bar基因的养分高效利用且耐除草剂的转基因玉米的培育方法和应用，属于生物技术领域。通过农杆菌介导法将ZmNF‑YA13基因和耐除草剂草铵膦基因bar构建到表达载体pTF101上，转入到玉米基因组中，筛选得到养分高效利用且耐除草剂的转基因玉米。本发明可实现将外源基因特异性引入到玉米品系中，赋予受体玉米氮和钾营养高效利用以及耐除草剂草铵膦的能力，外源基因在受体玉米中能够稳定遗传，本发明为高效育种提供了一种新方法。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种表达ZmNF-YA13基因和bar基因的养分高效利用且耐除草剂玉米的培育方法和应用。

背景技术

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物，也是全世界总产量较高的农作物，其种植面积和总产量仅次于水稻和小麦。玉米产量的高低、经济效益的好坏直接影响着我国粮食安全以及农业生产的发展。

氮是维持植物生长发育和作物产量所需的主要营养元素之一，是植物体内蛋白质、核酸、生长激素等的重要组成部分。植物通过根部从外界土壤中吸收无机氮(硝态氮和铵态氮等)、有机氮(尿素和氨基酸等)。缺少氮元素的植物出现植株矮小及叶色失绿发黄等现象。

钾离子(K⁺)是植物完成生命周期所必需的无机阳离子，可达到植物干重的2％-10％。植物通过根表皮细胞和皮层细胞质膜中存在的运输系统吸收外界的钾。钾离子具有较大的移动性，随植物生长中心转移而转移，主要分布在幼芽、幼叶、根尖等代谢最活跃的器官和组织中。植物缺钾会出现叶片发黄、植株矮化、生长缓慢和抗逆性降低等现象。

玉米的高产依赖充足的钾和氮素供应，通常需要投入大量钾肥及氮肥以提高其产量。然而，我国钾肥自给率不足导致了进口钾肥价格偏高，过量的施用氮肥又造成资源浪费和水体富营养化等环境问题。因此，如何培育耐低钾和耐低氮的转基因植物新品种现已引起广泛的关注，成为当前亟待研究的重要课题。

发明内容

鉴于此，本发明目的是提供一种表达ZmNF-YA13基因和bar基因的养分高效利用且耐除草剂玉米的培育方法和应用，所述的玉米通过将外源基因ZmNF-YA13和bar引入到玉米品系中获得，其中，ZmNF-YA13是玉米NF-Y家族转录因子，外源目的基因ZmNF-YA13来自玉米品种郑58，开放阅读框822bp，编码一条由273个氨基酸构成的多肽。过量表达ZmNF-YA13基因的玉米植株能够在正常浓度的氮和钾条件下，显著提高植株地上部和根部的鲜重；在低浓度的氮和钾条件下，提高植株地上部的鲜重。外源标记基因bar，来自吸水链霉菌的抗草铵膦基因，全长552bp，编码草铵膦乙酰转移酶PAT，赋予受体玉米具有耐除草剂草铵膦的能力。

本发明目的是通过以下方式实现：

本发明提供一种提高植物养分高效利用的转录因子ZmNF-YA13，所述转录因子ZmNF-YA13的氨基酸序列如SEQ ID NO.8所示。

本发明另一方面提供一种编码所述转录因子ZmNF-YA13的基因。

基于上述技术方案，进一步地，所述的基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

本发明另一方面提供一种含有所述基因的重组表达载体。

基于上述技术方案，进一步地，所述重组表达载体包含外源T-DNA基因，外源T-DNA基因包括转录因子基因ZmNF-YA13和耐除草剂草铵膦基因bar，所述转录因子基因ZmNF-YA13的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示，所述耐除草剂草铵膦基因bar的核苷酸序列如SEQID NO.4所示。

基于上述技术方案，进一步地，所述外源T-DNA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示。

基于上述技术方案，进一步地，所述外源T-DNA基因含有养分高效利用的转录因子ZmNF-YA13基因表达框和耐除草剂草铵膦基因表达框；