NRT1.7基因突变对拟南芥硝酸盐再分配及氮效率的影响

以NRT1.7突变体(nrt1.7-3)和哥伦比亚野生型植株(col.0)为材料,研究NRT1.7基因对植株产量和氮素利用效率(NUE)的影响。结果表明:在花期、角果期nrt1.7-3突变体叶片SPAD值显著升高,出现滞绿现象;与幼嫩叶片相比,硝酸盐更多地累积在老叶中;nrt1.7-3植株在花期、收获期的生物量、产量和氮效率均显著下降。

烟草硝酸盐转运蛋白NtNRT1.7基因的克隆、亚细胞定位及表达模式分析

为研究硝酸转运蛋白(Nitrate transporter,NRT)在烟草吸收和转运硝酸盐中的作用,以烟草K326的cDNA为模板,克隆了一个全长1839 bp、编码612个氨基酸的硝酸盐转运蛋白基因,命名为NtNRT1.7。生物信息学分析表明烟草NtNRT1.7具有典型跨膜结构域。同源性分析结果显示,NtNRT1.7与拟南芥AtNRT1.7的同源性达57.23%。亚细胞定位结果表明该蛋白定位在细胞膜上,是一个典型的膜蛋白。启动子分析和不同胁迫处理的qRT-PCR结果显示,NtNRT1.7主要在成熟叶中高表达,并受低氮诱导抑制表达,受干旱、低温、高盐等胁迫诱导增强表达,表明NtNRT1.7基因可能参与非生物胁迫条件下硝酸盐的再利用。

CACTFTPPCA1(YACT)、Dof(AAAG)、MYB可能参与甘蓝型油菜对氮胁迫的响应

【目的】油菜需氮量高但氮素利用率低,氮素源库分配效率被认为是调控植物氮素利用效率的关键因子。在拟南芥中,NRT1.7基因介导了植物韧皮部硝酸盐由衰老叶片向幼嫩叶片和角果中的再转运过程。通过分析鉴定油菜中的NRT1.7基因及其对供氮水平的响应,为进一步系统研究NRT1.7基因提供参考依据。【方法】以AtNRT1.7基因序列为基础序列,采用生物信息学方法鉴定了白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中NRT1.7的同源基因,预测和分析了该基因拷贝数、系统进化、进化选择压力、分子特征、保守基序、跨膜结构域、染色体定位、基因结构及其启动子区域所能结合的顺式作用元件,同时采用荧光定量PCR分析了甘蓝型油菜BnaNRT1.7s的组织表达模式及其对氮胁迫的响应。氮素响应试验以甘蓝型油菜幼苗为材料,在NO3-N 9.0 mmol/L溶液中培养10天后,直接测定NRT1.7基因表达量;转入NO3--N 0.3 mmol/L溶液中(低氮胁迫)或在无氮溶液中饥饿处理3天后,恢复NO3-N 9.0 mmol/L溶液培养,再测定NRT1.7基因表达量。【结果】甘蓝型油菜NRT1.7s家族包含6个成员,系统进化分析表明BnaNRT1.7s与拟南芥进化相似,分布在相近的分支。BnaNRT1.7s家族所有基因成员的Ka/Ks值均小于1.0,受到强烈的纯化选择作用。BnaNRT1.7s家族所有基因成员均属于稳定的两性蛋白,含12~13个跨膜结构域。基因结构相似,均含有3个内含子,且CACTFTPPCA1(YACT)、Dof(AAAG)、MYB是启动子上丰度较大的顺式作用原件,可能参与了植物对氮素的响应。实时荧光定量PCR结果表明,甘蓝型油菜中NRT1.7基因会受到不同氮素水平的调控。长期(72 h)低氮处理,根部BnaA7.NRT1.7b和BnaC6.NRT1.7b基因的表达上调而抑制地上部BnaCn.NRT1.7基因的表达,共同调控植物对低氮胁迫的适应能力。氮饥饿3天后供氮6 h,地上部和根部BnaNRT1.7的基因表达均受到抑制。基因共表达网络分析显示,低氮胁迫下,BnaCn.NRT1.7和BnaC6.NRT1.7b基因分别在地上部和根部氮素再分配中起主导作用。【结论】甘蓝型油菜NRT1.7蛋白进化过程相对保守,基因结构相似,启动子上的顺式作用原件CACTFTPPCA1(YACT)、Dof(AAAG)、MYB可能参与了甘蓝型油菜对氮胁迫的响应。