【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业生物，涉及水稻钙氢反向转运蛋白基因oscax1a在提高水稻铵吸收中的应用。
技术介绍
1、目前在水稻中共发现了6个钙氢离子交换蛋白基因caxs，分别为cax1a、cax1b、cax1c、cax2、cax3和cax4。在水稻中，除了oscax2之外，水稻中其他的oscaxs基因对低浓度ca2+有所响应；oscax1a和oscax1c可以促进cd2+的积累，oscax4可以减少cd2+的积累(zou w,chen j,meng l,chen d,he h,ye g.the rice cation/h+exchanger family involved incd tolerance and transport.international journal of molecular sciences.2021；22(15):8186)。此外，ph对oscaxs的阳离子转运活性具有至关重要的影响(pittman etal.,2005)，对ca2+尤为显著。oscax1a可以将ca2+转运到液泡中，参与维持高浓度ca2+条件下细胞内ca2+动态平衡。oscax1a至少有两方面的生理功能：一个是保护伴胞和内皮层细胞，这些细胞由于相邻细胞的ca2+的流入引起钙离子毒害；一个是将ca2+主动运输到液泡中，作为矿物营养元素和信号传导的第二信号分子(takehiro kamiya；taro akahori；motoyukiashikari；masayoshi maeshima expression of the vacuolar ca
2、土壤中的氮营养，主要以无机态的硝酸盐、铵盐和有机态的氨基酸、多肽等形式存在，并被植物吸收利用。为此，植物进化出了强大的无机态氮素吸收系统。对于水稻而言，其根系长期处于淹水状态。在淹水土壤中，铵态氮(nh4+)是氮素主要的存在形式，因此nh4+是厌氧稻田土壤中水稻可利用氮素的主要形式，也是水稻根系主要吸收利用的无机氮形式(sasakawa and yamamoto,1978；tabuchi et al.,2005)。水稻中，nh4+的吸收和转运主要由铵转运蛋白(amts)进行，共可以分为四个亚科(osamt1-osamt4)合计12个amts。在农业生产中，由于田间管理、气候及施肥等影响，土壤中的nh4+浓度变化剧烈，甚至变化程度可以高达3-4个数量级(wolt and others,1994)。为了适应环境的变化而导致的nh4+的剧烈浓度变化，水稻进化出了对应的、复杂的铵吸收机制。水稻根系的nh4+吸收主要可分为两大系统：高亲和铵吸收系统(hats)和低亲和铵吸收系统(lats)(glass and a.,2002；miller andsmith,1996)。水稻中除了铵转运蛋白负责nh4+吸收外，近年来还有其他一些离子通道或蛋白也被报道具有nh4+转运活性。例如k+离子通道蛋白，由于k+离子和nh4+具有相似的电荷及水化半径，因此部分选择特异性低的k+离子通道蛋白也可以一定程度上转运nh4+(adam etal.,1997)。
3、水稻中对铵吸收的调控主要涉及两个方面：一是通过调节amts基因表达水平来控制铵的吸收；二是通过改变amts蛋白的活性来调节铵的吸收。正如上文所述，不同amts基因的表达模式是不同的，并且受到多种环境因素的影响。例如，在低铵浓度条件下，osamt1；1和osamt1；2受nh4+诱导表达，但osamt1；3被铵抑制表达，从而形成了铵转运的反馈机制(yutaka et al.,2003)。这表明，水稻可以通过感受外界nh4+浓度自主调节铵吸收过程。编码铵转运蛋白的基因除了在转录水平上受nh4+浓度的调节外，其转运活性还会受到反式激活变构效应的调节(benjamin neuhuser,2007；loquéet al.,2007)。此外，铵的吸收还受到植物激素、逆境胁迫和基因编辑等多种因素的影响。
4、综上所述，水稻中铵吸收的调控是一个复杂的过程，涉及到多个基因和环境因素的相互作用。就目前而言对于铵吸收调控的研究虽有不少，但大多集中在单个基因或因素的分析，缺乏更深入的机制研究。
5、王中豪等利用ems化学诱得到穗顶部退化表型的突变株，鉴定到cax1a基因。通过光合色素鉴定、切片及电镜观察、ros及化学染色、元素检测等实验，确定了cax1a基因定位再细胞膜和液泡膜，与叶绿素含量、细胞衰亡、多种金属元素吸收转运、花发育、钙盐胁迫等相关。(王中豪,施勇烽水稻钙氢离子交换蛋白基因cax1a的图位克隆和功能分析.硕士.中国农业科学院)目前水稻中对cax1a基因的报道仅限于对钙离子的转运和影响穗发育，未提及根系及铵吸收等；水稻中该基因的同家族基因仅报道了对部分二价阳离子的转运功能；拟南芥等同源基因也仅报道其对不同价态金属阳离子及质子的转运功能。尚未见关于oscax1a基因涉及根系对铵营养吸收功能的任何报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的上述不足，提供水稻钙氢反向转运蛋白基因oscax1a在提高水稻铵吸收中的应用。
2、本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：
3、水稻oscax1a基因在提高根系铵吸收能力中的应用，所述的水稻oscax1a基因序列如seq id no.1所示。
4、作为本专利技术的一种优选，敲除所述的水稻oscax1a基因或抑制该基因的表达能够提高根系铵吸收能力。
5、敲除或沉默水稻oscax1a基因的物质在提高根系铵吸收能力中的应用，所述的水稻oscax1a基因序列如seq id no.1所示，编码的蛋白氨基酸序列如seq id no.2所示。
6、作为本专利技术的一种优选，所述的敲除或沉默水稻oscax1a基因的物质为针对水稻oscax1a基因的基因编辑系统、sirna。
7、作为本专利技术的进一步优选，所述的基因编辑系统选自crispr-cas9载体或crispr-cas9载体组合物。
8、有益效果：
9、利用crispr-cas9技术构建了cax1a随机敲除突变体材料，材料鉴定结果如图1。利用15n标记的铵盐氮源营养本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水稻OsCAX1a基因在提高根系铵吸收能力中的应用，其特征在于，所述的水稻OsCAX1a基因序列如SEQ ID NO.1所示。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除所述的水稻OsCAX1a基因或抑制该基因的表达能够提高根系铵吸收能力。
3.敲除或沉默水稻OsCAX1a基因的物质在提高根系铵吸收能力中的应用，其特征在于，所述的水稻OsCAX1a基因序列如SEQ ID NO.1所示。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的敲除或沉默水稻OsCAX1a基因的物质为针对水稻OsCAX1a基因的基因编辑系统、siRNA。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的基因编辑系统选自CRISPR-CAS9载体或CRISPR-CAS9载体组合物。
【技术特征摘要】
1.水稻oscax1a基因在提高根系铵吸收能力中的应用，其特征在于，所述的水稻oscax1a基因序列如seq id no.1所示。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除所述的水稻oscax1a基因或抑制该基因的表达能够提高根系铵吸收能力。
3.敲除或沉默水稻oscax1a基因的物质在提高根系铵吸收能力中的应用，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国华，张誉译，张金飞，刘鹰，景媛媛，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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