OsNPF5.13在水稻氮高效育种中的应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程领域。本发明专利技术涉及一种反向遗传学途径克隆的水稻OsNPF5.13基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:3所示；并且通过超表达技术及基因编辑技术鉴定该了基因的功能；还涉及利用该基因产物提高水稻的氮吸收。本发明专利技术克隆的水稻OsNPF5.13基因具有潜在的应用价值，可以利用该基因对作物进行遗传改良，提高农作物对硝态氮吸收利用能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
OsNPF5.13在水稻氮高效育种中的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域。具体的说，本专利技术涉及一种反向遗传学途径克隆的水稻OsNPF5.13基因，并且通过超表达技术及基因编辑技术鉴定该了基因的功能；还涉及利用该基因产物提高水稻的氮吸收。

技术介绍

[0002]氮(N)是植物必需的大量元素之一，其有效性是植物生长和生产力的关键决定因素。N可以以无机氮(硝酸盐(NO3‑
)和铵(NH
4+
))或有机氮(氨基酸和尿素)形式被植物吸收。然而，在有氧条件下，硝酸盐是土壤中氮的主要形式(Crawford and Forde,2002)。在N缺乏条件下，植物通过调节根系结构、调整根冠分配模式和协调根与菌群的互作来优化从土壤中获取N(Zhang et al.,2019；Oldroyd and Leyser,2020)。氮供应充足会抑制植物主根和侧根的生长，促进茎和叶的生长，从而提高了茎根生物量比(Wang et al.,2018b)。
[0003]NO3‑
不仅是植物生长必需的营养物质，也可以作为信号分子调节许多生物过程，包括基因表达，根结构，芽发育，种子萌发和开花(Nacry et al.,2013)。许多重要的因子被报道参与硝酸盐信号通路，包括硝酸盐受体，钙信号，激酶，转录因子，以及各种肽和蛋白质。感受NO3‑
作为硝酸盐信号传导的第一步，一直以来，双亲和受体NRT1.1(CHL1/NPF6.3)被认为是NO3‑
的受体。在拟南芥中，缺失NRT1.1的chl1
‑
5突变体在吸收NO3‑
和对NO3‑
缺乏的生理响应方面都存在缺陷(Munos et al.,2004)；但是另一个nrt1.1突变体chl1
‑
9(NRT1.1P492L)仅存在NO3‑
吸收缺陷，对侧根生长和靶基因表达的N响应性调控没有影响，表明了NO3‑
吸收和信号传递是两个独立的过程，并且NRT1.1是NO3‑
的转运体和受体(Ho et al.,2009)。磷酸酶ABI2(ABA insensitive 2)与激酶CBL1(Calcineurin B
‑
like 1)、CBL9、CIPK8(CBL
‑
Interacting Protein Kinase 8)和CIPK23相互作用并对其去磷酸化，进而抑制CBL1/CBL9
‑
CIPK23复合物介导的NRT1.1磷酸化和N响应(Liu and Tsay,2003；Ho et al.,2009；Leran et al.,2015)。在NO3‑
供应条件下，NRT1.1感知NO3‑
后，进而刺激Ca
2+
内流进入细胞。这种Ca
2+
流可以激活钙依赖蛋白激酶CPK10、CPK30和CPK32进而磷酸化NLP7的S205位点，并介导NLP7的细胞质向细胞核定位的改变，从而激活氮响应基因的表达(Marchive et al.,2013；Liu et al.,2017)。
[0004]在水稻中，AtNRT1.1的三个同源基因之一NRT1.1B/NPF6.5也被证明可以感知外部硝酸盐信号(Hu et al.,2015)。NRT1.1B还被证明参与调节根系微生物群，以促进土壤中有机氮矿化，从而介导植物与微生物的相互作用(Zhang et al.,2019)。尽管另一个同源基因NRT1.1A与AtNRT1.1的蛋白质序列相似性最高，但它与NRT1.1B的细胞膜定位和硝酸盐诱导表达相比，NRT1.1A却表现出受铵诱导表达和液泡定位(Wang et al.,2018a)。
[0005]OsNPF5.16对水稻生长和产量具有重要作用，提高OsNPF5.16的表达通过调节细胞分裂素水平增加水稻分蘖和产量(Wang et al.,2022)。
[0006]OsNPF5.13的序列已在NCBI中被公开，登录号为LOC4324944，但是目前基因的功能还没有相关报道。
[0007]参考文献
[0008]Crawford,N.M.,and Forde,B.G.(2002).Molecular and developmental biology of inorganic nitrogen nutrition.Arabidopsis Book 1,e0011(无机氮营养的分子与发育生物学研究。拟南芥卷1,e0011)；
[0009]Ho,C.H.,Lin,S.H.,Hu,H.C.,and Tsay,Y.F.(2009).CHL1 functions as a nitrate sensor in plants.Cell 138,1184
‑
1194.(CHL1在植物中扮演硝酸盐传感器的角色。细胞138，1184
‑
1194。)
[0010]Hu,B.,Wang,W.,Ou,S.,Tang,J.,Li,H.,Che,R.,Zhang,Z.,Chai,X.,Wang,H.,Wang,Y.,Liang,C.,Liu,L.,Piao,Z.,Deng,Q.,Deng,K.,Xu,C.,Liang,Y.,Zhang,L.,Li,L.,and Chu,C.(2015).Variation in NRT1.1B contributes to nitrate
‑
use divergence between rice subspecies.Nat Genet 47,834
‑
838(NRT1.1B基因的变异导致了水稻亚种间硝酸盐利用的差异。自然遗传学47,834
ꢀ‑
838)；
[0011]Leran,S.,Edel,K.H.,Pervent,M.,Hashimoto,K.,Corratge
‑
Faillie,C.,Offenborn,J.N.,Tillard,P.,Gojon,A.,Kudla,J.,and Lacombe,B.(2015).Nitrate sensing and uptake in Arabidopsis are enhanced by ABI2,a phosphatase inactivated by the stress hormone abscisic acid.Sci Signal 8(ABI2是一种被应激激素脱落酸灭活的磷酸酶，可以增强拟南芥对硝酸盐的感知和吸收。科学信号8号)；
[0012]Liu,K.H.,and Tsay,Y.F.(2003).Switching between the two action modes of the dual
‑
affinity nitrate transporter CHL1 by phosphorylation.Embo J 22,1005
‑
1013(通过磷酸化在双亲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻具有氮转运活性的基因OsNPF5.13，其特征在于：核苷酸序列如SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:3所示。2.根据权利要求1所述的基因，其特征在于：还包括在SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的突变体、等位基因和衍生物。3.如权利要求1所述的基因OsNPF5.13编码的蛋白质，其特征在于：氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。4.根据权利要求3所述的蛋白质，其特征在于：还包括在SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个氨基酸生成的衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛传澡，王飞，吴忠长，徐纪明，
申请(专利权)人：海南浙江大学研究院，
类型：发明
国别省市：