[发明专利]基因的过表达在提高植物的氮含量和/或蛋白含量或选育高蛋白植物品种中的应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，特别涉及基因的过表达在提高植物的氮含量和/或蛋白含量或选育高蛋白植物品种中的应用。本发明克隆获得的BnGS1基因通过在烟草中超表达表明氮含量和粗蛋白含量分别为4.88％和30.52％，野生型烟草叶片的氮含量和粗蛋白含量分别为2.29％和14.32％，转基因植株和野生型的叶片氮含量和粗蛋白含量均达到显著差异。这也是苎麻中首次通过在烟草中超量表达获得氮和氮含量达到显著差异的GS基因，该基因具有很好的应用前景。通过分子育种克隆蛋白相关的基因通过超表达的方式提高苎麻蛋白含量，选育新的高蛋白品种周期短，且蛋白含量更高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及基因的过表达在提高植物的氮含量和/或蛋白含量或选育高蛋白植物品种中的应用。

背景技术

苎麻嫩茎叶营养丰富，粗蛋白含量高，是很好的植物性饲料蛋白原料，我国南方高蛋白优质牧草极其匮乏，在我国南方大力开发苎麻饲料作物具有极其广阔的前景，饲用苎麻作为牧草利用我们首先就要检测粗蛋白含量，它是衡量一个饲用苎麻特性好坏的重要指标。传统的苎麻高氮含量品种材料筛选是通过杂交等手段进行，这种选育方法周期需要几年时间，本身苎麻品种材料中很难有氮含量特别高的材料，提高苎麻氮含量是目前饲用苎麻育种需要解决的重大问题，通过常规的选育高氮含量苎麻品种材料周期很长，很难获得高的氮含量品种。

在植物中，谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase，GS)将NH4⁺同化为谷氨酰胺，与GOGAT(谷氨酸合成酶)统称为GS/GOGAT循环。GS包括两大家族，GS1和GS2，其中GS1主要位于胞质，GS2位于质体中。植物中，一般具有一个GS2基因，多个GS1基因。GS基因对植物氮利用率有影响。在水稻高氮利用率和低氮利用率两个品种中，GS的活性是前者显著高于后者。Zheng JS等在烟草中超表达BnGS1-2，结果表明转基因烟草的NO₃^-和NH₄⁺的吸收能力增强，NR活性显著增加，可溶性蛋白含量和氮含量均高于对照组，但差异不显著。同时，BnGS2-1和BnGS2-2转基因烟草的株高、鲜重和叶片可溶性蛋白均有显著提高；氮含量也有提高，但没有达到显著差异。

因此，提供苎麻氮代谢相关基因来提高苎麻蛋白含量、缩短选育高蛋白品种的周期具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基因的过表达在提高植物的氮含量和/或蛋白含量或选育高蛋白植物品种中的应用。本发明采用分子育种的手段克隆苎麻氮含量相关的基因来选育氮含量高苎麻新品种材料，时间相对较短，氮含量增加较大，能较快的获得苎麻高氮含量的品种。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了基因的过表达在提高植物的氮含量和/或蛋白含量或选育高蛋白植物品种中的应用；

所述基因具有如下所示的核苷酸序列中的任意一项：

I、具有BnGS1的核苷酸序列；或

II、具有如I所示的核苷酸序列经修饰、取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列；或

III、与如I所示的核苷酸序列具有至少80％同源性的序列或翻译后所得蛋白与基因BnGS1表达的蛋白功能相同或相近的核苷酸序列；或

IV、如I、II或III所示序列的互补序列。

在本发明的一些具体实施方案中，所述植物为苎麻或烟草。

在上述研究的基础上，本发明还提供了表达载体，包括过表达的基因和

基础载体；

所述基因具有如下所示的核苷酸序列中的任意一项：

I、具有BnGS1的核苷酸序列；或