【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物，具体涉及水稻氮高效优异等位基因nt1及其育种应用。
技术介绍
1、水稻是世界主要粮食作物之一，全世界一半以上人口食用大米。然而随着人口的不断增加，可利用更低的减少以及环境污染的加剧，粮食安全受到了严重挑战。因此，提高水稻产量、保证粮食生产安全是最基本的任务。
2、氮素作为植物主要且需求量最大的营养元素，为粮食安全提供了重要保障。20世纪70年代以来，我国粮食产量的不断提高主要得益于氮肥的大量投入。然而，过量的氮肥投入不仅导致农业生产成本的提高，而且过量施用导致大量未被植物吸收的氮肥流入空气、土壤和水体中，导致空气污染、突然酸化和水体富营养化等一系列环境问题。因此，在不降低水稻产量的条件下，如何减少氮肥施用的同时提高水稻nue(nitrogen use efficiency)是迫切需要解决的问题。
3、保证水稻不减产的同时减少氮肥的投入，需要提高水稻的氮高效特性，使水稻在低氮肥投入环境下也能保持高产。氮高效基因增加无效分蘖，发掘提高氮高效和控制无效分蘖的新基因并应用于分子育种，加速水稻氮高效品种的培育。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一个控制水稻氮素吸收、产量和氮高效特性的基因及其利用。本专利技术还涉及该基因启动子序列和基因编码的多肽序列，以及通过基因编辑获得氮高效、高产水稻品种的方法。
2、本专利技术通过观察氮高效水平(即ln下水稻性状观测值/hn下水稻性状观测值)，鉴定一批极端氮高效品种资源。
3、具体操作步骤
4、本专利技术目的提供一种基因nt1，核苷酸序列如seq id no:4所示，或者与seq idno:4限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的dna分子。
5、本专利技术所述的基因nt1，cdna分子序列如seq id no:3所示，或者与seq id no:3限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的dna分子。
6、本专利技术还提供所述的基因nt1的启动子，在一些实施例中，所述基因的启动子序列如seq id no:1或seq id no:2所示。本专利技术seq id no:2所示的启动子可以降低基因nt1的表达，从而获得极端氮高效能基因。
7、本专利技术还提供本专利技术所述基因nt1编码的蛋白质。在一些实施例中，所述的蛋白质，其氨基酸序列如下b1)和/或b2)所示：
8、b1)由seq id no:5所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
9、b2)在seq id no:5所示的蛋白质的n端或/和c端连接标签得到的融合蛋白；
10、b3)与seq id no:5限定的核苷酸序列具80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质。
11、本专利技术还提供扩增本专利技术所述基因nt1的引物，所述引物如下：
12、nt1-cds-f：cggagctagctctagaatgggctccaccgatcggaa
13、nt1-cds-r：tgctcaccatggatccgccatgtagcaatgtggatg。
14、本专利技术还提供本专利技术所述基因nt1的sgrna，所述sgrna如下：
15、nt1-sgrna-f:ggcagcacgcacgcaccttccgat
16、nt1-sgrna-r:aaacatcggaaggtgcgtgcgtgc。
17、本专利技术所述基因nt1、所述的启动子、所述的蛋白质、所述的引物或所述的sgrna在如下c1)-c3)任一种中的应用：
18、c1)培育增加分蘖数和/或增加产量和/或提高氮素利用率的转基因植物；
19、c2)培育减少分蘖数和/或减少产量和/或降低氮素利用率的转基因植物；
20、c3)植物分子育种。
21、本专利技术所述的应用中，培育增加分蘖数和/或增加产量和/或提高氮素利用率的转基因植物具体为干扰、敲除、沉默或抑制本专利技术所述基因nt1的表达。
22、本专利技术所述的干扰、敲除、沉默或抑制本专利技术所述基因nt1的表达可以为本领域的常规方法，例如通过降低nt1蛋白表达和/或利用nt1优异单倍型基因分子育种和/或利用基因编辑技术，敲除245bp核苷酸序列，获得转基因或分子育种材料，在一些实施例中，通过构建干扰nt1蛋白质编码基因表达的载体或敲除nt1蛋白质编码基因的载体，在一些实施例中，所述载体为crispr-cas9载体，所述crispr-cas9载体包括cas9蛋白质和sgrna，所述sgrna的靶序列可以为seq id no:1～4任一所示的dna分子。
23、本专利技术还提供一种具体的构建水稻启动子大片段敲除的方法和生物材料，包括如下步骤：向受体水稻导入包含sgrnas的基因编辑载体，sgrnas的靶序列为seq id no:1所示的dna分子，使得nt1启动子序列受到编辑，敲除受体水稻中nt1启动子245bp核苷酸序列，得到转基因水稻。
24、本专利技术所述的应用中，培育减少分蘖数和/或减少产量和/或降低氮素利用率的转基因植物为提高或促进本专利技术所述基因nt1的表达。
25、本专利技术所述的提高或促进本专利技术所述基因nt1的表达可以为本领域的常规方法，利用通过常规方法进行转基因过表达。
26、本专利技术还可以开发辅助分子标记，在两种单倍型启动序列上设计indel引物，用于种质资源筛选和分子育种。引物序列为两种单倍型启动子共同序列，两种单倍型扩增片段存在大小差异，引物类型为indel引物，所述引物序列靶序列和启动子序列为seq id no:1-2所示。
27、本专利技术在植物分子育种中的应用，可以通过培育包含nt1两种单倍型启动子的转基因植株，比较两种单倍型功能差异。具体操作步骤如下：分别使用seq id no:1和seq idno:2中启动子序列连接标签载体和seq id no:3中序列，获得融合载体，通过农杆菌侵染获得转基因阳性植株。
28、本专利技术相对于现有技术的优势：
29、本专利技术提供了一种与水稻产量和氮高效性状高度相关的基因nt1，并通过转基因技术和分子育种技术获得了转基因水稻和近等基因系材料，证明了nt1负调水稻产量和氮高效性状。与野生型相比包含nt1优异单倍型的近等基因系在低氮条件下具有更高的产量和分蘖，表现出明显的氮高效表型。为培育绿色高产水稻奠定了基础。
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1.基因NT1，核苷酸序列如SEQ ID NO:4所示，或者与SEQ ID NO:4限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的DNA分子。
2.基因NT1，cDNA分子序列如SEQ ID NO:3所示，或者与SEQ ID NO:3限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的DNA分子。
3.权利要求1或2所述基因NT1的启动子，序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。
4.权利要求1或2所述基因NT1编码的蛋白质；优选的，所述的蛋白质，其氨基酸序列如下B1)和/或B2)所示：
5.扩增权利要求1或2所述基因NT1的引物，优选的，所述引物如下：
6.权利要求1或2所述基因NT1的sgRNA，优选的，所述sgRNA如下
7.权利要求1或2所述基因NT1、权利要求3所述的启动子、权利要求4所述的蛋白质、权利要求5所述引物或权利要求6所述sgRNA在如下C1)-C3)任一种中的应用：
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，培育增加分蘖数和/或增加产量和/或提高氮素利用率的转基因植物具体为干扰、
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，培育减少分蘖数和/或减少产量和/或降低氮素利用率的转基因植物为提高或促进权利要求1或2所述基因NT1的表达。
10.耐低氮水稻品种的分子标记引物，其特征在于，引物如下：
...【技术特征摘要】
1.基因nt1，核苷酸序列如seq id no:4所示，或者与seq id no:4限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的dna分子。
2.基因nt1，cdna分子序列如seq id no:3所示，或者与seq id no:3限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的dna分子。
3.权利要求1或2所述基因nt1的启动子，序列如seq id no:1或seq id no:2所示。
4.权利要求1或2所述基因nt1编码的蛋白质；优选的，所述的蛋白质，其氨基酸序列如下b1)和/或b2)所示：
5.扩增权利要求1或2所述基因nt1的引物，优选的，所述引物如下：
6.权利要求1或2所述基...
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