System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 水稻微效抽穗期基因Ndf1的应用制造技术_技高网

水稻微效抽穗期基因Ndf1的应用制造技术

技术编号:43969196 阅读:3 留言:0更新日期:2025-01-10 19:58
本发明专利技术公开了水稻微效抽穗期基因Ndf1的应用。水稻微效抽穗期基因Ndf1调控水稻生育期、产量与氮素利用效率中的应用。敲除所述的水稻微效抽穗期基因Ndf1能够提前水稻抽穗期、提高产量以及增加氮素利用效率。本发明专利技术通过基因编辑技术获得ndf1的突变植株。并通过田间试验及分析证明该突变植株具有微效提前抽穗期,并增加了抽穗期对氮响应的敏感型。ndf1突变体植株的有效分蘖相较于野生型植株显著增多,产量提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物基因工程,公开了水稻微效抽穗期基因ndf1的基因工程应用,具体涉及ndf1在调控水稻生育期,提高产量及氮素利用效率中的应用。


技术介绍

1、氮(nitrogen,n)是植物生长发育必需的大量营养元素之一。氮是生命有机体中氨基酸、蛋白质、核酸、叶绿素以及各种初级和次级代谢物的核心组成元素。大气中含有大量的氮,但它不能被大多数非豆科植物直接吸收,地球上动植物体内的氮元素几乎全部来源于土壤,在农业生产中,土壤中氮的含量往往是限制作物产量的关键因素(stahl et al.,2017;xu et al.,2012)。因此现代农作物的高产优质十分依赖于氮肥的施用,但氮肥的过量施用往往会造成土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放等环境问题以及氮肥利用效率低效,严重制约了农业可持续发展。

2、氮素不仅是植物生长重要的营养元素,还参与调控营养生长到生殖生长的转换,影响生育期。开花时间是衡量作物生育期的关键指标之一,对作物产量和品质形成起着至关重要的作用。在农业生产上,过量的氮肥施用会造成“贪青晚熟”的现象,即导致作物全生育时期的延长,扰乱了耕作秩序,使作物错过适宜的生长时期导致减产降质和养分低效。不仅如此,因为前茬作物生育期的延迟,后茬作物不能及时播种或移栽,其农业种植效率和收益受到极大的影响。因此,稳定的作物生育期是保障作物稳产和氮肥高效的重要基础。

3、氮素对植物开花的影响是由外部条件和内部遗传因素共同决定的。最近的研究表明,氮素影响开花时间调控在水稻中表现出丰富的遗传多样性。张抒南等(2020)通过分析不同氮浓度处理下、水稻成花前后茎顶端分生组织的转录组库,发现一个myb家族转录因子,n-regulated heading date 1(nhd1)可以响应上游谷氨酰胺(glutamine,gln)信号。nhd1通过正向调控,直接激活开花基因hd3a,从而调控水稻的开花时间。无论是缺失nhd1还是hd3a,在不同日照条件下,水稻开花时间均往后推迟,失去开花对氮肥的响应,增加氮的累积吸收量。nhd1同时也能抑制氮同化基因fd-gogat的表达,降低其酶的活性和改变谷氨酰胺含量。缺失nhd1可以增强氮的同化效率,同时提高产量和氮素利用效率(nitrogen useefficiency;nue)。结果表明nhd1具有协同调控水稻生育期及氮素利用效率的功能(zhanget al.,2020)。

4、早期的水稻抽穗期基因挖掘,主要通过自然群体qtl定位和突变体的图位克隆等正向遗传学的方法。通过这些方法目前已鉴定出许多主效抽穗基因,但这些基因功能改变通常也伴随着水稻产量和株高等其它性状的显著改变。近年来中国水稻品种的产量增长缓慢,表明在种质资源开发和基因布局出现新突破之前,微效基因的聚合可能是提高产量潜力的有效手段之一。而目前,有关微效抽穗期基因的挖掘与利用的报道较少。克隆依赖nhd1的氮素介导水稻微效抽穗期基因ndf1(nhd1-dependentfloweringfactor 1),不仅可以为构建氮素调控水稻等植物开花的网络通路奠定了重要基础,同时也为培育生育期稳定为标志的高产稳产、氮高效品种提供了理论依据。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供水稻微效抽穗期基因ndf1其编码蛋白的工程应用。

2、本专利技术的目的通过如下技术方案实现:

3、水稻微效抽穗期基因ndf1在高低氮条件下调控水稻生育期、产量与氮素利用效率中的应用,所述的水稻微效抽穗期基因ndf1序列号为loc_os11g47710(os11g0703400),序列信息见seq id no.1。

4、作为本专利技术的一种优选,敲除水稻微效抽穗期基因ndf1在提前水稻抽穗期、提高产量(早熟不减产)以及增加氮素利用效率中的应用。

5、其中所述植物优选单子叶植物,进一步优选水稻、玉米或小麦,特别优选水稻。

6、有益效果

7、1、本专利技术通过基因编辑技术获得ndf1的突变植株。并通过田间试验及分析证明该突变植株具有微效提前抽穗期,并增加了抽穗期对氮响应的敏感型。

8、2、ndf1突变体植株的有效分蘖相较于野生型植株显著增多,产量提高。

9、3、ndf1突变体植株的氮素利用效率相较于野生型植株显著增加。表明该基因在协同调控生育期及氮素利用效率中的重要作用,为未来水稻品种改良建立理论基础。

10、4、水稻微效抽穗期基因ndf1的编码区在3k数据库中主要存在3种自然变异单倍型,且根据其统计的群体开花时间数据显示3种单倍型之间的平均开花时间存在显著差异。

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【技术保护点】

1.水稻微效抽穗期基因Ndf1在调控水稻生育期、产量与氮素利用效率中的应用,所述的水稻微效抽穗期基因Ndf1序列如SEQ ID No.1所示。

2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,水稻微效抽穗期基因Ndf1在高氮或低氮条件下调控水稻生育期、产量与氮素利用效率中的应用。

3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,敲除所述的水稻微效抽穗期基因Ndf1能够提前水稻抽穗期、提高产量以及增加氮素利用效率。

【技术特征摘要】

1.水稻微效抽穗期基因ndf1在调控水稻生育期、产量与氮素利用效率中的应用,所述的水稻微效抽穗期基因ndf1序列如seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,水稻微效抽穗期基因...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐国华李雪松张抒南
申请(专利权)人:南京农业大学
类型:发明
国别省市:

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