[发明专利]水稻OsMADS27基因和蛋白在提高水稻对氮肥利用率中的应用

说明书

本发明公开了水稻OsMADS27基因和蛋白在提高水稻对氮肥利用率中的应用。本发明经研究发现，水稻OsMADS27蛋白能够与硝酸盐转运蛋白辅助因子OsNAR2.1互作，过量表达OsMADS27基因可显著促进硝酸盐转运蛋白的表达，从而促进水稻对硝酸盐的转运及吸收，并促进氮肥利用率。本发明有助于研究与水稻氮素吸收相关的关键调控基因，将对养分高效植物品种的筛选和选育具有重要意义，同时也可为解释水稻氮素利用的生理机制、提高水稻的氮素利用效率及其品种遗传改良提供理论依据和技术支撑，本发明具有重要的理论意义及潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别是涉及水稻OsMADS27基因和蛋白在提高水稻对氮肥利用率中的应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，占全世界禾谷类作物种植面积的1/3，我国是世界上水稻种植面积最大的国家。为了满足不断增长的人口需求，就必须提高水稻的产量，氮肥在水稻生产中的投入正成为增产的有力措施之一，但是氮肥的大量投入，不仅降低了氮素利用效率，同时人们对氮肥的不合理利用也带来了资源的浪费以及水体富营养化等一系列环境污染问题。因此，研究水稻吸收氮素的机制，充分了解水稻自身吸收利用氮素的潜力以提高水稻氮素利用效率，对于改良作物品种、减轻施肥对环境造成的压力且对于提高水稻单位面积的产量具有重要的生产实践价值及意义。

在植物所有必需营养元素中，氮(N)是三大营养元素之一，是限制植物生长和形成产量的首要因素，其对作物的生命活动和产量形成具有重要意义。土壤中植物生长过程主要的两种矿质氮源分别是铵态氮(NH₄⁺)和硝态氮(NO₃^-)，而大部分的铵盐在植物的根里就已结合成有机化合物，而硝酸盐则可在木质部内运输，或储存在根、茎和其他储存器官细胞的液泡里。硝酸盐不仅可以作为一种代谢物质，而且作为一种有效的信号物质通过调控基因的表达影响植物的碳氮代谢以及生长和发育，并在液泡里对调节阳离子和阴离子的平衡和渗透势起重要作用，水稻根系泌氧作用使NH₄⁺氧化成NO₃^-的能够被水稻有效利用。水稻虽是喜铵作物，但研究表明，即使水稻在淹水的土壤条件下种植，实际上有高达15％-40％的总氮是以硝态氮的形式加以吸收利用的。与单一的铵营养相比，在增硝营养条件下水稻能获得更大的生物产量和经济产量，且提高氮素利用率。

因此，借鉴模式植物中养分吸收利用研究的思路和技术手段，分离和鉴定水稻中与氮素吸收相关的关键基因，利用现代生物技术手段研究水稻OsMADS27基因与氮素吸收相关的潜在联系，对于阐明水稻的氮素吸收利用机制及提高作物产量具有重要的理论意义。

发明内容

本发明提供了一种水稻OsMADS27基因通过和硝酸盐转运蛋白辅助因子OsNAR2.1互作促进氮肥利用率的应用，该基因可作为目的基因在水稻中过量表达，与硝酸盐转运蛋白辅助因子OsNAR2.1互作可促进水稻体内硝酸盐转运蛋白的表达及对硝酸盐的吸收。

本发明提供了水稻OsMADS27基因在提高水稻对氮肥利用率中的应用。

所述的应用，包括：将所述水稻OsMADS27基因连入植物表达载体中，构建得到重组表达载体，再将所述的重组表达载体转化受体植物。

重组表达载体的构建可采用常规方法，如可采用Gateway系统(Invitrogen公司)将水稻OsMADS27基因连入植物表达载体中。

所述植物表达载体为pH2GW7或pK2GW7。

所述重组表达载体中启动所述水稻OsMADS27基因表达的启动子为强启动子35S。强启动子能够启动水稻OsMADS27基因过表达，从而促进硝酸盐转运蛋白的表达及对硝酸盐的吸收。

所述水稻OsMADS27基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。