CN103343132B

CN103343132B - 一种植物氮高效利用基因及其编码蛋白的应用

Info

Publication number: CN103343132B
Application number: CN201310317688.1A
Authority: CN
Inventors: 余林辉; 吴杰; 向成斌
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103343132A

Abstract

本发明涉及一种植物氮高效利用基因及其编码蛋白的应用。该基因可显著提高植物的氮营养利用效率，从而增加植物的生物量。该基因可具有下述核苷酸序列之一：1)SEQ ID NO.1的DNA序列；2)在高严谨条件下可与SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。该基因编码的蛋白具有SEQ ID NO.2的氨基酸残基序列。本发明还涉及所述基因用于培育具有提高的氮利用率的植物的应用，通过将所述基因导入到植物细胞中，并由此得到转基因植株进行。本发明的氮高效利用基因将在培育氮肥高效吸收和利用植物(特别是水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、油菜等农作物)中发挥重要的作用。

Description

一种植物氮高效利用基因及其编码蛋白的应用

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及植物中提高氮利用效率的基因及其编码蛋白在农业中的应用。

背景技术

氮是生物体极其重要的一种大量元素，在植物生长中起到至关重要的作用。氮是构成生物基础结构的关键组分，它是组成氨基酸，蛋白质和遗传物质核苷酸的主要元素之一，因此氮素对于植物的生长和发育是必须的。植物从外界环境获取氮素主要通过3条途径：(1)直接吸收土壤中的铵或有机氮；(2)通过硝酸还原酶还原无机氮转化为植物可直接利用的有机氮；(3)通过固氮菌对N₂的固氮作用。氮营养的缺乏不仅可导致植物生长缓慢，产量下降，还可以使粮食作物籽粒蛋白质含量下降，从而降低其品质。由于氮对作物生产力有巨大的影响，近几十年来农业生产中大量使用氮肥，使得作物产量得到了很大提高，但是大量施用氮肥也造成了严重的资源浪费和环境污染问题。据报道，目前氮肥利用率比较低，国内平均氮肥利用率只有30％-40％，高产地区更低。事实上，20世纪90年代以来，我国氮肥施用量继续大幅提高，粮食产量却增长缓慢，一个重要原因是氮肥施用量已经过度，超过了植物能吸收利用的能力。植物不能吸收的硝态氮和铵态氮都极易通过径流和淋洗损失，并造成水体富营养化。硝态氮的反硝化和铵态氮的挥发都可使氮素通过气体形式损失，并对大气造成污染，造成温室效应，破坏臭氧层。

提高氮肥利用率，增加作物产量，同时减少浪费和污染已成为现代农业急需解决的问题。一方面要通过改进氮肥品质和施肥技术，更重要的是要提高植物对氮肥的吸收和利用效率，在减少氮肥施用量的条件下达到稳产甚至增产的目的。植物在长期进化过程中形成了一套有效的氮吸收和代谢的系统，对这套系统的生理过程及其分子遗传机制的研究，可以为培育高效利用氮肥的作物品种提供理论基础。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能提高植物氮利用效率的基因及其编码蛋白。

因此，本发明一方面涉及氮高效利用的基因AtNLP7，其核苷酸序列选自：

1)序列表中SEQ ID NO.1的DNA序列；或

2)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

本发明另一方面涉及氮高效利用基因AtNLP7编码的蛋白，所述AtNLP7蛋白是如下(a)或(b)或(c)的蛋白：

(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白；

(b)将序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和缺失和/或添加且具有与(a)相同活性的由(a)衍生的蛋白质；

(c)其它基因编码的与SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白具有50％以上的氨基酸相似性的蛋白；

其中，SEQ ID NO.2由959个氨基酸残基组成。

优选地，本发明的氮高效利用基因编码的蛋白为氨基酸序列为SEQID NO.2的蛋白。

为了使(a)中的AtNLP7蛋白分泌到细胞质或培养基中或使其功能稳定，可在SEQ ID NO.2的氨基酸序列组成的蛋白质N端连接上信号肽，并且为了使(a)中的蛋白质便于纯化，可在SEQ ID NO.2的氨基酸组成的蛋白质N端或C端连接如表1所示的标签。

表1.标签序列

标签	残基	序列
			PolY-Arg	5-6(通常为5个)	RRRRR
Poly-His	2-10(通常为6个)	HHHHHH
			FLAG	8	DYKDDDDK
Strep-tag II	8	WSHPQFEK
			c-myc	11	EQKLISEEDL

本发明还涉及含氮高效利用基因AtNLP7的表达载体；包含氮高效利用基因AtNLP7的转基因细胞系；包含氮高效利用基因AtNLP7的宿主菌。

在本发明的一个实施方案中，本发明涉及氮高效利用基因AtNLP7或其编码的蛋白用于提高植物氮利用效率的应用。

本发明还涉及一种培育氮高效利用植物的方法，所述方法包括将氮高效利用基因AtNLP7导入植物细胞，由此获得氮素利用效率增强的转基因植物。在本发明的一个实施方案中，所述植物包括，但不限于，拟南芥、小麦、水稻、玉米、棉花、油菜或大豆。

在本发明的一个实施方案中，在植物中过量表达氮高效利用基因AtNLP7并进一步获得氮高效利用的植物。所述方法中具体转化和选择方法可根据本领域公知的多种方式进行。在本发明的一个实施方案中，所述方法可参照实施例中描述的过程进行并根据不同植物进行适当修改。

在本发明的优选实施方案中，提供一种培育具有提高的氮利用率的植物的方法，所述方法包括：将编码SEQ ID NO.2所示的多肽的分离的核苷酸序列或其活性片段导入植物细胞，得到转基因植物细胞，由所述转基因植物细胞产生表达所述分离的核苷酸序列或其活性片段的转基因植株，与未导入所述分离的核苷酸序列或其活性片段的对照植株相比，所述转基因植株具有提高的氮利用率。

本领域技术人员应该理解，上述方法还包括在导入植物细胞之前将编码SEQ ID NO.2所示的多肽的分离的核苷酸序列针对所述植物的密码子应用进行密码子优化的步骤。

本发明所提供的氮高效利用基因，名称为AtNLP7，来源于拟南芥，是下述核苷酸序列之一：

1)序列表中SEQ ID NO.1的DNA序列；

2)编码序列表中的SEQ ID NO.2所示的多肽的核苷酸序列；

3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

所谓高严谨条件为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。

序列表中的SEQ ID NO.1由2880个碱基组成，其编码序列为自5′端第1位碱基开始，编码具有序列表中SEQ ID NO.2的氨基酸残基序列的蛋白质。

含有本发明具有的表达载体、转基因细胞系及宿主菌均属于本发明的保护范围。

扩增AtNLP7中任一片段的引物对也在本发明的保护范围之内。

利用植物表达载体，将本发明的氮高效利用基因导入植物细胞，可获得对氮素利用效率增强的转基因细胞系及转基因植株。

所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达还可包含外源基因的3′端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其他的可参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3′端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶NOS基因)、植物基因(如大豆储存蛋白基因)3′端转录的非翻译区均具有类似功能。

使用AtNLP7构建植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、根部特异表达启动子等，它们可单独使用或与其他的植物启动子结合使用；此外，使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必须与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。

为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、荧光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如除草剂Bar基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。

携带有本发明AtNLP7的植物表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物细胞或组织培育成植株。被转化的植物宿主既可以是水稻、玉米、小麦等单子叶植物，也可以是拟南芥、大豆、油菜、棉花等双子叶植物。

通过对转化AtNLP7基因后所得到的转基因拟南芥在不同氮水平培养基上生长实验，证明该基因在转入植物后可显著提高植株的氮利用效率，提高植物的生物量。本发明为人为增强植物氮利用效率提供了基础，将在培育氮营养高效利用的植物(特别是水稻、玉米、小麦、油菜、大豆、棉花等农作物)中发挥重要的作用。

因此，本发明提供下述：

1.植物氮高效利用基因，所述基因编码氨基酸序列为SEQ ID NO.2的多肽。

2.根据第1项所述的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

3.包含第1或2项所述的氮高效利用基因的重组表达载体。

4.包含第1或2项所述的氮高效利用基因或权利要求3所述的重组表达载体的宿主细胞或宿主菌。

5.第1或2项所述的基因用于培育具有提高的氮利用率的植物的应用。

6.一种培育具有提高的氮利用率的植物的方法，所述方法包括：将第1或2项所述的基因或其活性片段或第3项所述的重组表达载体导入植物细胞，得到转基因植物细胞，由所述转基因植物细胞产生表达所述基因或其活性片段的转基因植株，与未导入所述基因或其活性片段或所述重组表达载体的对照植株相比，所述转基因植株具有提高的氮利用率。

7.第6项所述的方法，其中所述方法还包括在导入植物细胞之前将第1或2项所述的基因针对所述植物的密码子应用进行密码子优化的步骤。

8.第6项所述的方法，其中所述植物选自水稻、玉米、小麦、棉花、油菜、大豆、牧草或拟南芥，优选拟南芥。

9.第6项所述的方法，其中第1或2项所述的基因或其活性片段在转基因植株中过表达。

10.第6项所述的方法，其中所述转基因植株在低氮和/或高氮生长条件下具有生长优势。

11.一种分离的多肽，其氨基酸序列为SEQ ID NO.2。

附图说明

图1、载体pCB2004的物理图谱；

图2、载体pCB2004-AtNLP7的物理图谱；

图3、过表达和敲除AtNLP7基因的拟南芥株系中AtNLP7基因表达情况的qRT-PCR检测；

图4、转基因植物直接点种到在不同氮含量培养基上的生长情况检测，图4A显示在不同氮营养水平(0.5mM，1mM，2mM，4mM和10mM)情况下生长10天，AtNLP7过表达株系都能提高植物鲜重，

图4B显示生长12天后AtNLP7过表达植株的生物量提高，根系更为发达；

图5、MS培养基上生长三天后移到不同氮含量培养基上培养7天后AtNLP7过表达株系具有明显的生长优势；

图6、MS培养基上生长19天的生长情况，图6A显示AtNLP7过表达在MS培养基上生长19天，其生物量相对野生型和敲除突变体显著提高，根系更发达；图6B统计数据显示AtNLP7过表达株系生物量，侧根数和侧根密度显著提高；

图7、转基因植物在土壤中生长情况检测，图7A显示土壤中生长三周后AtNLP7过表达株系相对野生型和敲除突变体长得更大，图7B显示土壤中生长五周后AtNLP7过表达株系生物量相对对照显著提高。

具体实施方式

以下通过实施例来进一步阐明本发明。但是应该理解，所述实施例只是举例说明的目的，并不意欲限制本发明的范围和精神。

下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1、氮高效利用基因AtNLP7及其转基因植物的获得

1、AtNLP7cDNA序列的获得

提取7天大的哥伦比亚生态型拟南芥(Arabidopsis thaliana)(购自拟南芥生物资源中心(Arabidopsis Biological Resource Center，ABRC))的总RNA，反转录得到cDNA，然后以cDNA作为模板RT-PCR扩增出AtNLP7cDNA序列，具体过程如下：采用TRIzol试剂(Invitrogen，Carlsbad，CA)抽提拟南芥总RNA，取1μg总RNA采用大连宝生物工程公司生产的反转录试剂盒，按照产品使用指南反转录得到cDNA。

RT-PCR引物如下：

上游引物：5’-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTatgtgcgagcccgatgataattcc-3’，

下游引物：5’-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTtcacaattctccagtgctctcgc-3’。

引物中大写字母序列为attB2全接头，小写字母为按照AtNLP7基因序列设计的序列(小写字母表示的序列为序列表中的SEQ ID NO.3和4)。

50uL PCR扩增体系为：0.8uL FastPfu聚合酶(北京全式金生物技术公司)，0.5uL cDNA，5×PCR缓冲液10uL，dNTPs100uM，上下游引物各25uM，再用双蒸水将反应体系补充至50uL。

PCR程序为：先95℃，1min，再58℃，30s，最后72℃，1min，共40个循环。反应结束后，对PCR产物进行回收测序，测序表明该PCR扩增产物具有序列表中SEQ ID NO.1的核苷酸序列，可编码SEQ ID NO.2所示的蛋白序列。

2、AtNLP7表达载体的构建

pCB2004是含有35S启动子的植物过量表达双元载体(载体图谱见图1)，其构建方法如下(也可以参见Lei et al.(2007)High-throughput binaryvectors for plant gene function analysis.Journal of Integrative Plant Biol.49(4)：556-567)：

将pCAMBIA3301(购自CAMBIA)用BstXI和SmaI消化，在pCAMBIA3301的BstXI和SmaI识别位点间插入由依次串联的BstXI，SstI，DraIII(a)，AscI，AvrII，SwaI，DraIII(b)，和SmaI识别序列组成的多克隆位点片段，得到重组载体pCB2002。其中SmaI识别位点是下述两个合成的多聚核苷酸：

5’-AGCTCACGGGGTGGCGCGCCTAGGATTTAAATCACAAAGTGCCC-3’和5’-GGGCACTTTGTGATTTAAATCCTAGGCGCGCCACCCCGTGAGCTCATG-3’在66℃退火60秒得到的。

将Gateway Conversion A试剂盒(Invitrogen，Gateway vectorConversion system Cat.No.11828-019)中的Conversion A通过平末端连接插入到pCB2002的SmaI和PmlI识别位点之间就得到基础载体pCB2003。

以pCAMBIA3301(购自CAMBIA)为模板，以5’-GGGCACGGGGTGGATTAGCCTTTTCAATTTCAGAAA-3’，和5’-GGGCACTTTGTGATTGTAAATAGTAATTGT-3’扩增35S启动子的PCR引物，扩增烟草花叶病毒(CaMV)35S启动子，将PCR扩增出的烟草花叶病毒(CaMV)35S启动子片段，用DraIII消化后，插入到pCB2003的DraIII酶切位点处，测序验证，将经测序验证含有烟草花叶病毒(CaMV)35S启动子的重组载体命名为pCB2004(如图1所示)。

采用高通量构建载体的方法(Gateway Technology)(汪宗桂，郑文岭，马文丽；通路克隆系统：DNA重组技术的新进展.中国生物工程杂志(2003)，第23卷第7期)，将步骤1中PCR扩增得到的AtNLP7基因的cDNA，利用Gaeway^R BP Clonase^TM II Enzyme Mix试剂盒(Invitrogen，Cat.No.11789-020)通过Gaeway^TM Cloning Technology重组克隆到pCB2004的attR1和attR2之间，将经测序鉴定表明含有AtNLP7 cDNA的pCB2004重组载体命名为pCB2004-AtNLP7(如图2所示)。

3、AtNLP7过表达转基因植物的获得和鉴定

将上述构建的重组表达载体pCB2004-AtNLP7用电转化法转入根癌农杆菌系GV3101::pMP90(Koncz C，Schell J(1986)The promoter ofT_L-DNA gene 5 controls the tissue-specific expression of chimeric genescarried by a novel type of Agrobacterium binary vector.Mol Gen Genet204：383-396.)(该菌株由美国ISU大学Oliver D.J.教授惠赠)，再用浸花转化方法(floral dip method)(Steven J，Clough and Andrew F.Bent(1998)Floraldip：a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation ofArabidopsis thaliana.The Plant Journal 16(6)，735-743.)转化野生型拟南芥植株。收到T0代种子后铺到含50mg/L除草剂(glufosinate ammonium，商用名为Liberty，法国Aventis作物科学公司)的MS培养基上筛选转入AtNLP7基因的阳性植物。抗除草剂的T1阳性苗移植到土壤中生长直至成熟，单株收取T2代种子。T2代种子种下去单株收种，鉴定纯合株系。取在除草剂上全萌的纯合株系通过qRT-PCR鉴定各株系中AtNLP7基因的表达量。同时我们也检测了从拟南芥种子资源库中(http://abrc.osu.edu/resources)购买的AtNLP7的T-DNA插入突变体nlp7-1中AtNLP7的表达量。具体操作如下：取AtNLP7转基因株系，野生型和突变体nlp7-17天大的小苗，参照步骤1中的方法抽取总RNA，反转录得到cDNA，以该cDNA为模版，以UBQ5基因作为内参，采用大连宝生物工程公司生产的Q-PCR试剂盒(TakaraPremix ExTaq^TM II)进行qRT-PCR。

AtNLP7qRT-PCR引物序列为：

上游引物LP5’-GAGTTTGCCCGACGACAATGAAG-3’，

下游引物RP5’-GGCCTCCATCAGTACCTTGAACAG-3’。

Ubiqutin基因引物序列为：

上游引物LP5’-AGAAGATCAAGCACAAGCAT-3’，

下游引物RP5’-CAGATCAAGCTTCAACTCCT-3’。

qRT-PCR体系：10μM LP0.25μl，10μM RP0.25μl，cDNA0.3μl，双蒸水4.2μl，SYBR Green试剂5μl。qRT-PCR程序：95℃，1min；95℃，5s；60℃，30s，40个循环。

实验结果表明得到的所有转基因株系都是AtNLP7过表达株系，突变体nlp7-1中AtNLP7几乎没有表达(如图3所示)。

实施例2、转基因株系对氮营养利用效率评价

1、转基因植物直接点种到不同氮含量培养基上的生长情况

将AtNLP7过表达株系，突变体nlp7-1，野生型拟南芥种子用10％bleach洗种10min，无菌水冲洗5遍后分别点到含0.5mM氮，1mM氮，2mM氮，4mM氮的低氮培养基以及含10mM氮的高氮培养基(氮元素由KNO₃提供，培养基配方见下文)上生长10-12天，观察各株系的生长情况。

MS培养基配方如下：大量元素：NH₄NO₃ 1650mg/L，KNO₃1900mg/L，CaCl₂·2H₂O440mg/L，MgSO₄·7H₂O370mg/L，KH₂PO₄170mg/L；微量元素：KI0.83mg/L，H₃BO₃6.2mg/L，MnSO₄·4H₂O22.3mg/L，ZnSO₄7H₂O8.6mg/L，Na₂MoO₄·2H₂O0.25mg/L，CuSO₄·5H₂O0.025mg/L，CoCl₂·6H₂O0.025mg/L；铁盐：FeSO₄·7H₂O27.8mg/L，Na₂-EDTA·2H₂O37.3mg/L。

低氮培养基配方：低氮大量：在MS培养基基础上，去除MS培养基大量元素中的NH₄NO₃，用1400mg/L KCl代替KNO₃，根据不同氮水平，额外添加KNO₃至需要的浓度，作为唯一氮源。微量元素和铁盐同MS。

如图4(A)所示，点种10天后，在不同氮水平培养基上，三个转基因株系相对野生型和突变体nlp7-1均长得更大更好，说明转基因株系氮利用效率更高。生长12天后，将各株系小心的从培养基中拔出拍照，并统计鲜重，结果见图4(B)，从图中可以明显看出转基因株系相对对照野生型和突变体nlp7-1，无论是地上部分还是地下部分都长得更好，数据统计显示转基因株系鲜重显著高于对照，并且随着氮浓度水平的提高，这种差异越明显。相反，突变体nlp7-1鲜重在低浓度和高浓度氮培养基上鲜重无明显差异，说明敲除AtNLP7后，植物对不同氮营养的反应和利用效率降低，这进一步说明AtNLP7在氮营养的感知和利用中扮演着重要角色，一旦该基因缺失，植物对外界的氮营养感知和利用就受到影响，如果该基因过表达，则植物对氮营养的感知增强，对氮的吸收和代谢增强，植物的生物量就得到提高。

2、转基因植物由高氮培养基移苗到低氮培养基上的生长情况

各株系在MS培养基(氮元素由KNO₃和NH₄NO₃提供，含40mM氮，作为高氮培养基)上萌发生长3天，挑取生长一致的小苗移到含有不同浓度的低氮培养基(0mM，0.2mM，0.4mM，0.6mM)上水平生长7天，观察各株系的生长状况，7天后拍照并统计各株系的鲜重，结果如图5所示，在各个不同水平的低氮培养基上，转基因株系的鲜重相对野生型显著增加，而突变体的鲜重则相对野生型明显降低。这说明过表达AtNLP7可以提高植物的氮利用效率，在低氮环境中生长具有一定的优势，敲除后氮利用效率降低。

3、MS培养基上生长19天后的情况

转基因株系，野生型和敲除突变体nlp7-1点种到MS(氮元素由KNO₃和NH₄NO₃提供，含40mM氮)上生长19天，小心拔出拍照，并统计各株系侧根数(number of lateral root)，主根长(primary root length)和鲜重(fresh weight)，算出侧根密度(lateral root density)(侧根密度＝侧根数/主根长)，其结果如图6所示。从图6(A)可以看出转基因株系相对对照野生型和敲除突变体无论地上部分还是根系都长得更好，敲除突变体相对野生型长得更小。统计数据图6(B)显示过表达AtNLP7的转基因株系鲜重，侧根数和侧根密度相对野生型和突变体都有显著的增加，主根长则无显著差异。这些结果进一步说明转基因株系在氮营养分丰富的环境下生长也具有优势，并且这种优势相对在低氮环境下的情况更为明显，可能原因是过表达AtNLP7后，一方面植物根系更发达，可以吸收更多的氮，另一方面植物氮代谢氮的能力提高，可以代谢更多的氮，提高植物的生物量。

4、转基因植物在土壤中生长情况检测

选取7天大，生长相对一致的幼苗移植到土壤中生长，观察不同时期转基因株系，野生型和AtNLP7突变体生长是否有差异。图7(A)显示的是土壤生长3周后各株系的生长状况，结果表明过表达AtNLP7后植物相对野生型长得更大，敲除AtNLP7后植物相对野生型长得更小。当生长5周后，这种差异表现得更为明显，如图7(B)。这说明过表达AtNLP7的植物在土壤中生长具有明显的优势，暗示这个基因将是一个具有广阔应用前景的基因，通过这个基因可以提高农作物氮利用效率，进而提高作物生物量和产量，减少环境污染。

应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由后附的权利要求所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。

Claims

1.植物氮高效利用基因在培育具有提高的氮利用率的植物中的应用，其中所述植物氮高效利用基因编码氨基酸序列为SEQ ID NO.2的多肽。

2.根据权利要求1所述的应用，其中所述植物氮高效利用基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

3.一种培育具有提高的氮利用率的植物的方法，所述方法包括：将编码氨基酸序列为SEQ ID NO.2的多肽的植物氮高效利用基因导入植物细胞，得到转基因植物细胞，由所述转基因植物细胞产生表达所述基因或其活性片段的转基因植株，与未导入所述基因或其活性片段或所述重组表达载体的对照植株相比，所述转基因植株具有提高的氮利用率。

4.权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括在导入植物细胞之前将所述植物氮高效利用基因针对所述植物的密码子应用进行密码子优化的步骤。

5.权利要求3所述的方法，其中所述植物选自水稻、玉米、小麦、棉花、油菜、大豆、牧草或拟南芥。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述植物为拟南芥。

7.权利要求3所述的方法，其中所述植物氮高效利用基因在转基因植株中过表达。

8.权利要求3所述的方法，其中所述转基因植株在低氮和/或高氮生长条件下具有生长优势。