OsNPF8.8b基因在提高水稻产量和营养品质中的应用制造技术

本发明专利技术公开了OsNPF8.8b基因在提高水稻产量和营养品质中的应用，属于植物基因工程领域。OsNPF8.8b基因编码蛋白的氨基酸及其cDNA序列如SEQ ID NO.1、2所示。本发明专利技术通过构建水稻OsNPF8.8b基因超表达植株，发现提高OsNPF8.8b基因的表达可以使水稻分蘖数和有效穗增加，单株灌浆粒数和单株灌浆籽粒干重提高，大米中球蛋白含量增加。通过构建突变体植株，发现敲除OsNPF8.8b基因表达可以使水稻分蘖数减少，单株灌浆粒数和单株灌浆籽粒干重降低，大米中球蛋白含量减少。因此OsNPF8.8b基因可用于促进水稻产量和品质的提高，在水稻氮利用效率提高及改善大米品质方面具有重要应用。

Application of OsNPF8.8b gene in improving rice yield and nutritional quality

The invention discloses the application of OsNPF8.8b gene in improving rice yield and nutritional quality, and belongs to the field of plant genetic engineering. The amino acids of the OsNPF8.8b gene encoding proteins and their cDNA sequences are shown in SEQ ID ID NO.1 and 2. By constructing the overexpression plant of rice OsNPF8.8b gene, it was found that increasing the expression of OsNPF8.8b gene could increase the number of rice tillers and effective spikes, increase the grain filling grain number of single plant and the dry weight of grain filling grain, and increase the globulin content in rice. By constructing the mutant plant, it was found that the number of rice tillers decreased, the number of grain filling grain and the dry weight of grain filling in single plant decreased, and the content of globulin in rice decreased with the expression of OsNPF8.8b gene. Therefore, OsNPF8.8b gene can be used to improve rice yield and quality, and it has important application in improving nitrogen use efficiency and improving rice quality.

【技术实现步骤摘要】
OsNPF8.8b基因在提高水稻产量和营养品质中的应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及OsNPF8.8b基因在提高水稻产量和营养品质中的应用。
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，是否对大米营养品质，及何种品质产生影响，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OsNPF8.8b基因转录后有两种剪接，分别是OsNPF8.8a和OsNPF8.8b，其中OsNPF8.8b对水稻产量和营养品质提高重要的作用，可应用于植物氮利用效率的提高及米质品质的改善，用于高产优质水稻品种的培育。
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OsNPF8.8b基因在提高水稻产量和营养品质中的应用。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OsNPF8.8b基因为对象，从水稻中花11中克隆了OsNPF8.8b的cDNA序列。通过构建OsNPF8.8b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OsNPF8.8b基因的超表达植株，超表达植株的分蘖数、有效穗数、灌浆籽粒数和灌浆籽粒干重等与对照野生型中花11相比显著提高，且大米中球蛋白含量也比对照提高。同时构建了OsNPF8.8b基因的CRISPR基因敲除载体，将CRISPR基因敲除载体导入中花11中，得到OsNPF8.8b基因的突变体植株，其分蘖数、有效穗数、灌浆籽粒数和灌浆籽粒干重等与中花11相比显著降低，且大米中球蛋白含量也比对照降低。这些结果表明，通过提高OsNPF8.8b基因表达，可以促进水稻产量和营养品质的提高；OsNPF8.8b基因在水稻氮利用效率及营养品质改良上有应用价值，可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OsNPF8.8b基因的功能，其可用于水稻的选育中，以促进水稻产量和营养品质的提高。具体可通过基因工程实现，即提高OsNPF8.8b基因的表达，使水稻分蘖数、有效穗数、单株灌浆籽粒数、单株灌浆籽粒干重、大米中球蛋白含量等增加，达到提高水稻氮利用效率、提高水稻产量和改善大米营养品质的目的。所述的OsNPF8.8b基因编码的OsNPF8.8b蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示；所述的OsNPF8.8b基因的cDNA序列优选如SEQIDNO.2所示。应该理解为，在不影响OsNPF8.8b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，OsNPF8.8b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OsNPF8.8b基因提高表达后可以使水稻分蘖、有效穗、单株灌浆籽粒数、单株灌浆籽粒干重增加，说明OsNPF8.8b基因对提高水稻产量提高有较明显作用，因此，通过基因工程技术提高OsNPF8.8b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)本专利技术克隆的OsNPF8.8b基因提高表达后可以使水稻大米中球蛋白增加，说明OsNPF8.8b基因对改善大米营养品质有较明显作用，基因的成功克隆，进一步证实了植物固有的基因对品质的重要作用，对阐明水稻固有基因对大米品质改善上有重要的意义。(3)尽管目前已克隆到了一些氮营养途径中的基因，但氮营养途径是如何对植物发挥影响的仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
OsNPF8.8b基因在提高水稻分蘖数中的应用。

【技术特征摘要】
1.OsNPF8.8b基因在提高水稻分蘖数中的应用。2.OsNPF8.8b基因在提高水稻有效穗数中的应用。3.OsNPF8.8b基因在提高水稻产量中的应用。4.根据权利要3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。5.OsNPF8.8b基因在改良水稻营养品质中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述改良水稻营养品质包括增加大米中球蛋白含量。7.根据权利要求1-6任一项所述的应用，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：方中明，聂海鹏，黄玮婷，吕凯，汪杰，
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