[发明专利]一种用于调控水稻硝酸还原酶活性的NIA1磷酸化位点及其应用

说明书

用于调控水稻硝酸还原酶活性的NIA1磷酸化位点，其是位于NIA1氨基酸序列532位的丝氨酸残基；本专利在NIA1磷酸化位点构建定向突变的目的基因表达载体，再将含该基因的重组表达载体转化目标植物，最后经PCR和RT‑PCR验证后进行水稻的氮素利用效率和抗性评价，最终获得具有高氮素利用效率和高抗逆特性的转基因阳性植物，经检验，NIA1磷酸化位点定向突变株系在低温和低氮情况下长势优于OsNia1过表达株系，其NR活性和氮素利用效率也高于OsNia1过表达株系，NIA1磷酸化位点的定向突变能够能够提高水稻的氮素利用效率，增强水稻对低温和氮饥饿的耐受能力。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其涉及一种用于调控水稻硝酸还原酶活性的NIA1磷酸化位点及其应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国的第一大粮食作物，约占粮食总产的40％。氮素对水稻的影响仅次于水，是构成水稻生产成本的主要部分^[1]。在合理范围内，氮素施用量与作物产量呈正相关，而过量施用氮肥不仅会阻碍作物产量的提高，同时氮肥流失会引发一系列的环境问题^[2,3]。目前我国水稻保持高产的直接原因是大量施入氮肥。我国水稻种植面积约占世界水稻种植面积的22％，而氮肥施用量占全球水稻氮肥施用量的37％，但稻田氮肥吸收利用率仅为30～35％，存在严重的氮肥资源浪费^[4,5]。因此，在降低氮素施用同时稳定产量的基础上，提高水稻对氮素的吸收利用效率就成为关键因素。

硝酸还原酶(Nitrate Reductase,NR)是高等植物氮素同化的限速酶，可直接调节硝酸盐的还原。磷酸化是真核生物NR化学修饰的主要形式，磷酸化与去磷酸化为真核生物的氮代谢提供了调节机制。利用遗传转化研究烟草的NR活性调控，将Nia基因编码区融合组成性表达启动子，能够解除NR转录水平上的控制；通过定向突变磷酸化位点Ser521残基为天冬氨酸残基(Asp，D)，可解除NR丝氨酸残基磷酸化/去磷酸化翻译后修饰^[6]；解除转录水平控制对氮代谢没有太大的影响，而翻译后修饰的解除对氮代谢水平有深刻的影响，表现在野生型NR由光向暗迅速失活，而磷酸化位点定向突变的NR(S521D)呈现组成型活性^[7]。目前，水稻硝酸还原酶NIA1活性的磷酸化调控及其对水稻生长发育的影响未见报道。

上述涉及的参考文献如下：

[1]Vlek P,Byrnes B H.The efficiency and loss of fertilizer N inlowland rice[J].Fertilizer Research,1986(9):131-147；

[2]李世娟,李建民.氮肥损失研究进展[J].农业环境保护,2001,5(20):377-379；

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