拟南芥异源过表达木薯MeNRT2.6基因对氮素利用效率的影响

文献类型： 中文期刊

第一作者： 翟敏

作者： 翟敏;曹颖杰;林晨俞;赵平娟;李文彬;于晓玲;廖文彬;阮孟斌;邹良平;李壮

作者机构：

关键词： 木薯;MeNRT2.6基因;异源过表达;硝态氮胁迫;氮素利用;评价指标

期刊名称：

ISSN： 1001-411X

年卷期： 2025 年 46 卷 4 期

页码： 459-470

摘要： 目的高亲和硝酸盐转运蛋白家族2(Nitrate transporter 2，NRT2)基因在低氮条件下上调表达可促进植物对氮素的有效吸收，对提升植物耐低氮胁迫能力至关重要。本研究聚焦木薯Manihot esculentaCrantz的MeNRT2.6基因功能研究，通过在拟南芥Arabidopsis thaliana中异源过表达MeNRT2.6，解析MeNRT2.6在氮素利用效率方面的功能，为提高氮素利用效率的定向分子育种提供理论和技术支撑。方法以转录组筛选出的低氮条件下在木薯根、茎、叶中均具有较高表达的MeNRT2.6基因作为研究对象，以木薯C3品种的cDNA为模板进行PCR扩增获得MeNRT2.6基因片段。通过生物信息学和组织表达分析，并结合原生质体瞬时表达系统确定MeNRT2.6的表达组织和亚细胞定位模式。利用浸花法创制在拟南芥中异源过表达MeNRT2.6的转基因株系，测定转基因株系在低、高浓度硝态氮条件下生理指标以及4个氮代谢关键酶−硝酸还原酶(Nitrate reductase，NR)、亚硝酸还原酶(Nitrite reductase，NiR)、谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase，GS)和谷氨酸合成酶(Glutamate synthase，GOGAT)的活性。结果MeNRT2.6与毛果杨PtNRT2.7的亲缘关系最近，氨基酸序列相似性达74.5%；其启动子序列存在逆境和激素类顺式响应元件。MeNRT2.6蛋白定位于细胞膜。在0.5 mmol/L硝态氮处理下，MeNRT2.6根据不同处理方式分别在木薯根、茎、叶中被诱导表达；在39.5 mmol/L硝态氮处理下，MeNRT2.6基因只在叶中被诱导表达，而与处理方式无关。0.5 mmol/L硝态氮胁迫下异源过表达MeNRT2.6基因的拟南芥转基因株系的根长、株高、鲜质量增加，氮代谢关键酶GOGAT、NR活性显著提升。结论木薯MeNRT2.6基因启动子区域存在低氮响应元件，在拟南芥中异源表达MeNRT2.6基因能提高植株的氮素利用效率，对木薯氮高效种质的开发具有参考意义。

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