茶树硝态氮转运蛋白NRT1.1基因的克隆及表达分析

以茶树(Camellia sinensis(L.))品种龙井43为试材,采用PCR结合RACE技术,克隆得到硝态氮转运蛋白基因(NRT1.1)的c DNA全长序列,基因序列全长1 880 bp,其中开放阅读框(ORF)1 788 bp,编码595个氨基酸,预测蛋白质分子量为65.9 k D,理论等电点为8.99,命名为Cs NRT1.1。序列分析表明,Cs NRT1.1与葡萄NRT1.1氨基酸序列的相似性最高。通过生物信息学分析,对Cs NRT1.1的氨基酸理化性质、亲/疏水性、跨膜区域及亚细胞定位进行了预测。实时定量PCR表达分析表明,茶树根和叶片中Cs NRT1.1在1 mol·L^(-1) NO3-处理5 min内均受到抑制,叶部Cs NRT1.1表达量0.5 h后即达到最大值,24 h内各个时间点均高于根部,根中表达量Cs NRT1.1始终低于对照。本研究结果为研究茶树对NO3-的吸收、转运和调控机理提供了分子生物学基础。

基于PCR-HRM的水稻氮高效基因NRT1.1B功能标记开发及应用

水稻对氮肥的高效与合理利用是发展绿色农业的重要保障。培育含有氮高效基因的水稻品种,是提高氮肥利用率最经济有效的途径。本研究开发了一个用于HRM(高分辨率熔解曲线)高通量检测硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B的分子功能标记。利用此标记对78份山东地方水稻品种进行NRT1.1B基因分型,发现有13个水稻品种为含有NRT1.1B的高效单倍型,表明NRT1.1B在山东省水稻品种中分布较少。利用测序分析验证,测序结果与本标记分型结果一致。可见,本研究开发的功能标记能够快速准确鉴定出NRT1.1B基因型,可为筛选和培育氮高效水稻新品种提供有力的技术支撑。

高羊茅硝态氮转运蛋白基因NRT1.1的克隆及表达模式分析

为探究高羊茅(Festuca arundinacea)硝态氮转运蛋白基因(NRT1.1)的表达模式,本研究以黔草1号高羊茅为试验材料,采用RACE和RT-qPCR技术对高羊茅NRT1.1基因的cDNA全长序列进行扩增,并对其不同胁迫处理下的表达情况进行分析。生物信息学分析发现,高羊茅NRT1.1的理论等电点为4.81,平均亲小性为0.919,含有约32.63%α-螺旋、7.63%β-转角和53.73%不规则卷曲。结果表明,NRT1.1基因的cDNA序列全长为2328 bp,编码606个氨基酸,预测蛋白质分子量为193.9 kDa,且高羊茅NRT1.1与黑麦草NRT1.1氨基酸序列的相似性最高。RT-qPCR表达分析发现,高羊茅叶片NRT1.1受低氮处理0.5~1 h时表达量达到峰值,显著(P<0.05)高于对照组;在干旱和热处理下,NRT1.1表达量分别在6 h和12 h时达到峰值,且显著(P<0.05)高于对照组;在盐处理下,仅在6 h时NRT1.1表达量高于对照组,其余时间均受显著(P<0.05)抑制。本研究结果为解析高羊茅NRT1.1基因的表达模式提供了分子生物学基础。

水稻氮高效利用基因NRT1.1B InDel分子标记的开发与应用

水稻NRT1.1B基因是已经克隆并进行功能验证的氮高效利用基因,具有很高的应用价值。根据籼粳稻NRT1.1B基因的基因组序列比对发现,籼型NRT1.1B基因及粳型NRT1.1B基因内含子序列中存在插入/缺失位点。对30个常规籼粳稻的NRT1.1B基因内含子序列进行PCR扩增、测序及序列比对,发现NRT1.1B基因内含子存在6个In Del位点,籼型NRT1.1B基因比粳型NRT1.1B基因缺失55 bp。根据插入/缺失位点设计出In Del分子标记,对15个籼稻常规稻品种、15个粳稻常规稻品种、3个籼粳杂交稻品种及20个F2代育种材料进行NRT1.1B籼粳基因型鉴定。检测实验表明与通过NRT1.1B基因的SNP位点开发的功能标记的检测完全一致。通过该标记可以准确鉴定NRT1.1B基因的纯合籼型、纯合粳型及杂合基因型,该方法成本低、简单、可靠,可用于NRT1.1B基因的鉴定和分子标记辅助育种。

DEP1与NRT1.1B基因的遗传互作对水稻氮素利用的影响

提高氮素利用效率一直是水稻遗传改良攻关的重点方向。直立穗等位基因dep1及籼稻等位基因nrt1.1b均有利于提高水稻氮素利用效率,因此,阐明DEP1与NRT1.1B基因的互作关系对水稻氮素利用的影响对培育氮高效水稻品种具有重要指导意义。以携带不同DEP1与NRT1.1B基因型组合的重组自交系为供试材料,在低、中及高氮条件下(分别记为LN、MN和HN),分析了DEP1与NRT1.1B基因间不同的遗传互作方式对水稻氮素利用、产量及其构成因素的影响。结果表明,不同氮素条件下,基因型组合dep1/nrt1.1b具有最大的氮素收获指数;LN条件下,nrt1.1b基因有利于提高氮素利用效率,在MN和HN条件下dep1基因有利于提高氮素利用效率;携带dep1基因株系有效穗数和穗粒数显著提升,其产量均值显著高于其他株系,而NRT1.1B基因对产量无显著影响。

一种水稻高氮利用率NRT1.1B基因功能标记的开发与应用

水稻NRT1.1B是一个高氮利用率基因,在育种中有着重要的应用价值。为提高NRT1.1B基因的选择效率,根据野生型NRT1.1B与突变型nrt1.1b基因存在的单核苷酸差异,结合四引物扩增受阻突变体系PCR的技术原理开发基因功能标记。使用8份含NRT1.1B基因的常规籼稻、8份含nrt1.1b基因的常规粳稻及4份含NRT1.1B/nrt1.1b基因的F1材料对功能标记进行检测验证,结果表明,所开发的基因功能标记可准确区分NRT1.1B基因的纯合显性、纯合隐性和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全吻合,是一种鉴定NRT1.1B基因的有效方法。该方法操作简便,且费用低廉,可广泛应用于水稻NRT1.1B基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。利用NRT1.1B功能标记,对本课题组的籼粳杂交育种材料进行鉴定,筛选出了一批含高氮利用率NRT1.1B的材料,为进一步的育种利用奠定了基础。

水稻氮高效利用基因NRT1.1B对粳稻农艺性状的影响

水稻硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B可以提高水稻氮肥利用率。为研究NRT1.1B基因在高产背景下对粳稻的增产效应,我们构建了以‘秀水134’为轮回亲本的NRT1.1B基因近等基因系并进行主要农艺性状分析。结果发现,NRT1.1B基因可以提高粳稻苗期硝酸盐含量及有效穗数,苗期硝酸盐含量提高7.7%~195.4%,分蘖数提高4.8%~16.0%,有效穗数提高3.6%~11.8%。NRT1.1B基因可能与早熟基因连锁,含有籼型NRT1.1B基因的材料早熟4~6 d,虽然有效穗数提高,但小区产量并未增加,可能与生育期缩短有关。研究结果表明,在高产背景下NRT1.1B基因可以促进粳稻的硝酸盐吸收和利用、增加粳稻的有效穗数,在提高粳稻产量方面具有很大应用价值。