[发明专利]低钾条件下影响水稻苗期根数的QTL qRN5a及其应用

说明书

本发明提供低钾条件下影响水稻苗期根数的QTL qRN5a及其应用。本发明利用以中恢9308为受体，协青早B为供体得到的CSSL35与ZH9308回交所建BC₅F_2∶3群体为材料，将水稻苗期缺钾条件下影响根系发育的QTL qRN5a精细定位到标记A99和A139之间48.8kb的区间内。qRN5a包含3个可能的候选基因Os05g0346700、LOC_Os05g27980和LOC_Os05g28000。此外，在低钾条件下，qRN5a能够促进根组织中OsIAA23的表达，并抑制OsHAK5的表达，以促进CSSL35的根数。本发明为克隆水稻根系耐低钾胁迫基因座，改善缺钾条件下的水稻根系结构奠定基础。

技术领域

本发明涉及分子生物学和植物遗传育种领域，具体地说，涉及低钾条件下影响水稻苗期根数的QTL qRN5a及其应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一，尤其是在亚洲，是粮食安全的主要支柱。钾(K)是一种必需的矿质元素，是细胞膨胀的主要渗透介质，参与植物生长发育所需的许多生理过程(Leigh and Jones 1984；Amtmann et al.2005)。钾还参与许多细胞和组织过程，如蛋白质合成、碳水化合物代谢、酶激活、气孔调节和离子稳态(Clarkson and Hanson 1980；Amtmann et al.2005)。此外，钾是限制农业生态系统中植物生长和发育的主要营养元素之一(Rengel and Damon 2008)。在作物中，水稻是对钾需求量最大的作物之一，其对钾的需求量是氮的1.2倍和磷的7倍(Dobermann et al.1998)。

目前种植的水稻品种和杂交水稻的肥料利用率较低，营养元素的利用效率至关重要。发展中国家的农民通常使用较少的钾肥，因为其成本高，这会导致土壤中的钾缺乏(Hoaet al.2006；Andrist-Rangel et al.2007)。大部分可耕种土地缺乏钾，包括中国约75％的水稻种植区(Rengel and Damon 2008)。钾缺乏是限制作物产量的主要因素，因为它被土壤颗粒强烈吸附和固定，也是土壤中的低流动性养分(Amtmann et al.2005；Rengel andDamon 2008)。因此，施用钾肥是农民增产的有效途径。但是，高施肥量和低钾利用效率增加了农民的生产成本和环境污染(Laegreid et al.1999)。

作物钾利用效率的遗传改良(即使用耐低钾品种)已成为农业可持续发展的一个良好策略，同时也降低了农民的生产成本，并将生产损失降至最低(Pettigrew 2008)。植物的钾利用效率受根系吸钾能力的控制。通过优化根系结构，可以提高植物根系的钾吸收能力。不同物种间以及同一物种不同品种(基因型)的钾获取和利用效率不同(Glass andPerley 1980；Pettersson and Jensen 1983)。植物对养分的吸收和利用取决于植物根系结构(-Jensen and Pedersen 2003；Kellermeier et al.2013)。根系结构改良是植物适应营养不良土壤的关键途径(Dorlodot et al.2007；Shin 2014)。