OsNPF7.11b基因在提高水稻产量中的应用制造技术

本发明专利技术公开了

【技术实现步骤摘要】
OsNPF7.11b基因在提高水稻产量中的应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及OsNPF7.11b基因在提高水稻产量中的应用。
技术介绍
植物通过吸收土壤中的铵根、硝酸根、氨基酸、可溶性肽等来获得氮素；氮的吸收和转运主要依靠铵根运输蛋白（AMT）、硝酸根运输蛋白（NRT）、氨基酸运输蛋白（AAT）、肽运输蛋白（PTR）等运输蛋白来完成（WilliamsL,MillerA.Transportersresponsiblefortheuptakeandpartitioningofnitrogenoussolutes.AnnualReviewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology,2001,52:659-688.）。铵通过植物AMT吸收后再通过谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合酶（GOGAT）合成谷氨酰胺和谷氨酸，后者再进一步形成其它氨基酸（SonodaY,IkedaA,SaikiS,etal.FeedbackregulationoftheammoniumtransportergenefamilyAMT1byglutamineinrice.PlantCellPhysiology,2003,44:1396-1402.）。植物可通过高亲和转运系统（HATS）的NRT2和低亲和转运系统（LATS）的NRT1吸收环境中的硝酸盐，由硝酸还原酶（NR）和亚硝酸还原酶（NiR）还原形成铵，再进一步形成氨基酸（Paungfoo-LonhienneC,LonhienneTG,RentschD,etal.Plantscanuseproteinasanitrogensourcewithoutassistancefromotherorganisms.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,2008,105:4524-4529.）。氮运输NPF家族包括NRT1和PTR亚家族，不同成员在植株不同部位运输硝酸根、寡肽或氨基酸等，在植株生长发育上起不同的作用（RentschD,SchmidtS,TegederM.Transportersforuptakeandallocationoforganicnitrogencompoundsinplants.FebsLetters,2007,581:2281-2289.）。OsNPF2.2介导了木质部硝酸根的卸载，影响水稻植株生长（LiY,OuyangJ,WangYY,etal.DisruptionofthericenitratetransporterOsNPF2.2hindersroot-to-shootnitratetransportandvasculardevelopment.Scientificreports,2015,5:9635.）。OsNPF7.2对硝酸根有低亲和运输，能够影响植株生长（HuR,QiuD,ChenY,etal.Knock-downofatonoplastlocalizedlow-affinitynitratetransporterOsNPF7.2affectsricegrowthunderhighnitratesupply.Frontiersinplantscience,2016,7.）。虽然已知氮营养可以促进植物生长发育，但是氮营养影响了植株什么类型的生长发育目前还没有系统的了解。另外水稻NPF家族有80多个成员，氮营养是通过NPF基因家族什么成员进行响应，在什么部位介导了氮营养运输，从而影响了植株什么类型的生长发育，目前也几乎未知。所以，挖掘出NPF家族中可能具有氮高效运输基因，特别是能够控制水稻农艺性状的氮运输关键基因，将有利于水稻高产品种的培育。本专利技术通过长期研究后发现，NPF家族OsNPF7.11基因转录后有两种剪接，分别是OsNPF7.11a和OsNPF7.11b，在大田种植下发现OsNPF7.11b对水稻产量有重要的影响，提高表达可以提高水稻的产量，可应用于植物氮利用效率和产量的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供OsNPF7.11b基因在提高水稻产量中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：本专利技术以水稻基因OsNPF7.11b为对象，从水稻中花11中克隆了OsNPF7.11b的cDNA序列。通过构建OsNPF7.11b基因的超表达载体，采用农杆菌EHA105介导的遗传转化方法，将超表达载体导入正常粳稻品种中花11中，得到OsNPF7.11b基因的超表达植株，在大田种植下，超表达植株的单株有效穗、单株灌浆粒数和单株灌浆籽粒干重等与对照野生型中花11相比显著提高。结果表明，通过提高OsNPF7.11b基因表达，可以促进水稻生长，增加有效穗；这些结果表明OsNPF7.11b基因在水稻产量提高方面有应用价值，可以通过分子育种应用于水稻品种改良中。基于本专利技术发现的OsNPF7.11b基因的功能，其可用于提高水稻产量。具体可通过基因工程实现，即超表达提高OsNPF7.11b基因的表达，使水稻有效穗、单株灌浆粒数和单株灌浆籽粒干重等增加，达到提高水产量的目的。所述的OsNPF7.11b基因编码的OsNPF7.11b蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示，所述的OsNPF7.11b基因的cDNA序列优选如SEQIDNO.2所示。应该理解为，在不影响OsNPF7.11b蛋白活性的前提下（即不在蛋白的活性中心），本领域技术人员可对SEQIDNO.1所示的氨基酸序列进行各种取代、添加和/或缺失一个或几个氨基酸获得具有同等功能的氨基酸序列。因此，OsNPF7.11b蛋白还包括SEQIDNO.1所示氨基酸序列经取代、替换和/或增加一个或几个氨基酸获得的具有同等活性的蛋白质。此外，应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。本专利技术的优点和效果：（1）本专利技术克隆的OsNPF7.11b基因提高表达后可以使水稻有效穗、单株灌浆粒数和单株灌浆籽粒干重等增加，说明OsNPF7.11b基因对提高水稻生物产量有较明显作用，因此，通过基因工程技术提高OsNPF7.11b基因的表达能够提高植物产量。这不仅有助于通过减少氮肥使用培育高产水稻，还可以通过分子育种进行植物的品种改良。（2）OsNPF7.11b基因的成功克隆，进一步证实了植物本身氮吸收对生长发育的重要作用，对阐明氮素基因的生物学功能有重要的意义，另外对进一步了解植物氮代谢途径，提高氮吸收效率有极大的推动作用。（3）尽管目前已克隆到了一些氮营养途径中影响植物生长的基因，但对植物生长发育的分子机制仍不清楚。而本专利技术克隆的OsNPF7.11b基因能够提高水稻的产量，对确定植物增产的关键因素有极大的推动作用。附图说明图1是大田种植下对照中花11（WT）、OsNPF7.11b基因超表达植株T0代的3个株系（OsNPF7.11b-OE）的整株表型图。图2是大田种植下对照中花11（WT）、OsNPF7.11b基因超表达植株T0代的3个株系（OsNPF7.11b-OE）的OsNPF7.11b基因表达量。数据采用SPSS软件进行变量分析（ANOVA），使用D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.OsNPF7.11b基因提高水稻产量中的应用。2.根据权利要1所述的应用，其特征在于：所述的水稻产量包括水稻单株籽粒粒数和单株籽粒干重。3.OsNPF7.11b基因在提高水稻有效穗中的应用。4.OsNPF7.11b基因在水稻品种改良中的应用。5.根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于：所述的OsNPF7...

【专利技术属性】
技术研发人员：方中明，聂海鹏，汪杰，朱炜，吕凯，
申请(专利权)人：武汉生物工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42