过表达BnNRT2.3-like对油菜氮素吸收利用及产量的影响

　　

摘要：

硝酸盐转运蛋白2 (NRT2)是一种高亲和硝酸盐转运蛋白，在植物硝酸盐的吸收和转运过程中发挥重要作用。本研究利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)鉴定到响应低氮胁迫的关键基因BnNRT2.3-like，对其进行生物信息学分析，构建BnNRT2.3-like过表达载体，获得转基因植株，通过盆栽试验对油菜成熟期的重要农艺性状进行观察和分析，并在油菜苗期测定其氮素积累量、氮素利用效率、叶绿素含量、氮素利用相关基因表达量以及硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性。结果表明，BnNRT2.3-like蛋白分子量为61.87 kD，等电点为9.08，具有MFS超家族和NNP家族基因的典型特征。与野生型相比，BnNRT2.3-like过表达植株的株高、千粒重和单株籽粒产量比野生型分别提高9.1%、20%和62.1%，有效分枝高度、主轴有效长度、主轴有效角果数、全株有效角果数、每角果长度、平均每角果粒数均显著提高。在低氮处理下，过表达油菜与野生型相比主根长平均增加1.22 cm，植株鲜重增加0.633 g，地上部和根部干重分别增加55%和13.6%，单株总干重增加42.1%；地上部氮积累量较野生型增加17%。此外，在低氮胁迫下，过表达植株苗期的氮素积累量、氮素利用效率、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及叶绿素含量与野生型相比均显著提高，氮素利用相关基因BnNPF4.6、BnNPF6.3-like和BnAMT1.1a在叶片中表达水平上升而在根中显著降低。因此，过表达BnNRT2.3-like可以增强油菜对低氮胁迫的耐受性，提高油菜产量性状，为提高油菜氮素利用效率提供了种质资源及理论依据。