[发明专利]重组表达载体及其在增加水稻产量和降低镉浓度上应用

说明书

本发明公开了一种重组表达载体及其在增加水稻产量和降低镉浓度上应用，该重组表达载体含有水稻基因OsNAR2.1的启动子和水稻基因OsAMT1.1，所述水稻基因OsNAR2.1的启动子核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，水稻基因OsAMT1.1的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明的重组表达载体能显著提高水稻的生长，增加水稻的籽粒产量，降低水稻籽粒中镉浓度。

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种含水稻基因OsNAR2.1的启动子和水稻基因OsAMT1.1的重组表达载体及其应用。

背景技术

氮素是作物重要的大量营养元素之一，参与生物体各种代谢过程。它是植物体中很多生命物质的组成成分，比如：氨基酸、蛋白质、核酸、酶、叶绿素等。氮分别占植物体干重的1.5－2％和植物总蛋白的16％(Frink CR.,Waggoner PE.and Ausubel JH.Nitrogenfertilizer:retrospect and prospect.Proc.Nati.Acad.Sci.USA.1999.96:1175～1180.)。目前，中国氮肥用量占全球氮肥用量的30％(彭少兵,黄见良,钟旭华,杨建昌,王光火,邹应斌,张福锁,朱庆森,Roland Buresh,Christian Witt.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略.中国农业科学.2002,35(9):1095～1103.)，成为世界第一大消费国。其中水稻田中氮肥的施用量超过其它任何农作物，氮肥的损失量占施肥总量的70％。我国普遍存在着由于氮肥利用率低和大量的氮素损失导致的一系列环境问题。

镉被认为是强致癌物质，它在人体的潜伏可以长达10-30年，甚至影响下一代的健康。近些年，市场上出现了大量的“镉米”，“镉米”之所以出现，一个重要的原因就是随着工业化的迅猛发展，含“镉”等重金属的污染物通过各种途径进入水稻生产区的土壤，造成大米重金属严重超标等现象(Clemens S.,Aarts MGM.,Thomine S.,Verbruggen N.Plantscience:The key to preventing slow cadmium poisoning.Trends PlantSci.2013.18:92–99；Sebastian A.,Prasad MNV.Cadmium minimization in rice.A review.Agron.Sustain.Dev.2014.34:155–173)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种重组表达载体，提高水稻产量。

本发明的技术方案为：一种重组表达载体，含有水稻基因OsNAR2.1的启动子和水稻基因OsAMT1.1，所述水稻基因OsNAR2.1的启动子核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，水稻基因OsAMT1.1的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。

进一步地，重组表达载体中载体为pTCK303质粒载体。

进一步地，重组表达载体中含有增强子或报告基因。

进一步地，增强子为转录增强子或翻译增强子。

进一步地，报告基因为抗生素抗性基因、GUS报告基因或荧光素酶报告基因。

本发明的重组表达载体在提高水稻的生长或/和提高水稻产量或/和降低水稻镉浓度上的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过系统研究，首次公开了日本晴水稻转水稻基因OsNAR2.1启动子启动水稻基因OsAMT1.1可以增加水稻苗期的生物量，与对照相比，转基因株系的根重和地上部干重分别增加了约42.1％和38.6％。

2、本发明的水稻基因OsNAR2.1启动子启动水稻基因OsAMT1.1的转基因植株，与对照相比，转基因水稻的总分蘖、有效分蘖、穗长、单穗重、结实率和单株穗重都显著增加，转基因水稻田间产量增加18.3％-22.7％，总生物量增加19.2％-21.2％。