[发明专利]烟草硝酸还原酶NIA1

说明书

本发明公开了一种烟草硝酸还原酶NIA1启动子、其表达载体及其应用。该NIA1启动子的核苷酸序列为：如SEQ ID NO.1所示序列；或在保留如SEQ ID NO.1所示序列的核心启动子序列的基础上，经去除或加倍调控NIA1表达的、与信号响应元件序列高度相似的关键元件；或由SEQ ID NO.1所示序列衍生的具有同等功能的核酸序列。一种具有NIA1启动子序列的用于植物遗传转化的真核表达载体。一种具有NIA1启动子序列的用于植物遗传转化的工程菌。NIA1启动子在启动目的基因表达中的应用，目的基因为GUS基因。本发明为验证NIA1启动子硝酸信号响应功能研究打下基础，对提高植物氮效率、节约氮肥用量以及发展资源节约型环境友好型农业具有广阔前景。

技术领域

本发明涉及分子生物学技术领域，具体涉及一种烟草硝酸还原酶NIA1启动子、其表达载体及其应用。

背景技术

硝态氮和铵态氮是作物的两种主要氮源，其中硝态氮可以诱导和调控1000多个基因的表达，这些基因涉及磷酸戊糖氧化、糖酵解、氨基酸代谢等多种重要的生理途径。因此，植物对硝态氮的吸收和利用是影响植物产量和氮肥利用率的重要因素。由于外界氮营养的不断变化，植物需要不断的调节自身的生长及体内的代谢过程以适应可利用氮营养成份的波动。在这一调节过程中，硝酸根（）是植物体内感应外界氮营养变化的一个关键信号分子。

硝酸还原酶（Nitrate Reductase，NIA）基因和亚硝酸还原酶（Nitritereductase，NIR）基因是典型的受调节的基因，同时信号也对其它一些生长发育相关代谢途径的基因具有重要的调节作用。这种硝酸盐诱导的基因表达变化在NIA基因功能丧失的突变体中仍然存在；因此，植物体内的本身被认为是一种信号分子，并介导了这一调节过程。硝态氮以形式进入植物体后，首先被细胞质中的NIA还原为亚硝酸根（），然后在NIR作用下还原为铵（），在一系列酶的作用下合成各种氨基酸。

NIA是植物体内硝态氮代谢的第一个关键酶，与的积累关系密切，直接影响到植物氮肥的利用率。NIA基因和NIR基因的高表达也可影响到植物的氮代谢过程，NIA基因的高表达可以增加种子蛋白质的积累量，在烟草中高表达NIR基因后，叶片的碳氮代谢受到显著影响，叶片的持绿时间延长，叶片中NIA活性也有升高，同时、脯氨酸、谷氨酰胺和谷氨酸的含量都有下降。

启动子是RNA聚合酶能够识别并与之结合从而起始基因转录的DNA序列，是重要的顺式作用元件，位于结构基因5′端上游区的DNA序列，能指导全酶与模版的正确结合，活化RNA聚合酶，并使之具有起始特异性转录的形式，决定转录的方向和效率以及所使用的RNA聚合酶类型，是转录调控的中心。真核基因的表达和调控是植物基因工程研究的中心内容之一，启动子是转录水平上一种重要的调控元件。