[发明专利]一种与耐低氮胁迫和高盐胁迫相关的蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种与耐低氮胁迫和高盐胁迫相关的蛋白及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质，是如下a)或b)或c)的蛋白质：a)氨基酸序列是序列1所示的蛋白质；b)在序列1所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。实验证明，本发明所提供的ZmCCT基因能够提高转ZmCCT基因植株后代中耐低氮胁迫和高盐胁迫抗性植株的比例，同时后代中的转ZmCCT基因阳性植株与阴性植株相比，对禾谷镰刀菌茎腐病的抗性有很大的提高。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种与耐低氮胁迫和高盐胁迫相关的蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

土壤贫瘠是影响世界范围内玉米产量不稳定的主要因素。世界14亿公顷的耕地土壤中，22.5％的土壤受到养分严重胁迫，只有约10.0％的土壤无养分胁迫或者轻度胁迫。玉米生产中，施用氮肥是玉米增产的重要措施之一，但在生产实践中存在两方面的问题。一是高产发达地区氮肥过量施用，不但导致氮肥利用率下降，生产成本提高，而且还有可能造成地下水硝酸盐超标；二是低产不发达地区往往由于氮肥施用不足，产量水平较低。鉴于氮肥施用增产的空间进一步减少，以及施用氮肥所带来的很多品质及环境问题，通过遗传学等手段选育氮高效的玉米品种才是解决粮食生产安全和环境保护的根本解决途径。

Moll等(Moll R H,Kamprath E J,Jackson W A.Analysis and interpretationof factors which contribute to efficiency of nitrogen utilization[J].AgronomyJournal,1982,74(3):562-564.)对氮效率做了经典的定义，即单位供氮量条件下的作物产量。氮高效可以分为两个部分，一为植物根系从土壤中吸收氮素的效率，二为植物体内氮素同化利用效率。Moll等认为氮利用效率在低氮条件下起主要的作用，而氮吸收效率在高氮条件下起主要作用。Ortiz-Monasterio等(Ortiz-Monasterio R,Sayre K D,Rajaram S,etal.Genetic progress in wheat yield and nitrogen use efficiency under fournitrogen rates[J].Crop Science,1997,37(3):898-904.)则认为低氮条件下氮效率的差异主要源自吸收效率，而高氮条件下利用率起主要作用。Lafitte和Edmeades(Lafitte HR,Edmeades G O.Improvement for tolerance to low soil nitrogen in tropicalmaize I.Selection criteria[J].Field Crops Research,1994,39(1):1-14.)认为低氮条件下氮利用效率与产量的相关性更好。米国华等(米国华,刘建安.玉米氮效率生理生化基础及遗传改良进展[J].玉米科学,1997,5(2):9-13.)结果显示，在高氮条件下吸收和利用效率二者并重。并且米国华等认为造成氮吸收效率和氮利用效率相对重要性的不同研究成果可能是由于不用基因型在不同环境中所引起的。

玉米的氮高效是一个复杂的过程。目前玉米氮高效吸收的生理机理包括：(1)良好的根系构型(形态和空间分布)和根系特征；(2)良好的根系的生理代谢活性(呼吸作用等)；(3)地上部分具备优良性状；(4)苗期植株体内单循环促进根系对氮素的吸收。而玉米高效利用氮素的生理机制包括：(1)具有高活性的氮代谢关键酶；(2) 营养元素之间的相互作用以及一些物质的影响；(3)库容的反馈作用；(4)液泡贮存NO3-的充分利用及地上部分氮素挥发的减少；(5)氮素向籽粒的再转移能力强。作物的大多数重要的农艺性状如产量、品质及抗逆性都是由多个数量性状基因位点(quantitative trait loci,QTL)控制的数量性状。目前许多研究结果表明作物的氮效率也是由多个数量遗传位点控制的。