水稻氮素利用主效QTL——qCR-8的克隆与功能研究

基本信息
批准号:31601811
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:陈光
学科分类:
依托单位:中国水稻研究所
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:牛耀芳,张斌,刘朝雷,洪凯
关键词:
粮食作物分子机制养分利用数量性状位点基因克隆
结项摘要

Nitrogen is one of the major factors contributing to crop growth and yield. Characterization and identification of novel genes controlling nitrogen-use efficiency can help facilitate not only the understanding of genetic mechanism for nitrogen nutrition, but the improvement of grain yield and quality by marker-assisted selection in rice breeding program. In the study, F2, CSSL and CSSL-BC2F2 populations were constructed using Nipponbare, a japonica cultivar and Kasalath, an indica cultivar as parents with significant difference in chlorate resistance. One major QTL, qCR-8 was preliminarily mapped within 1.0 cM region between two InDel markers on chromosome 8. So far, no gene involved in the nitrogen utilization was reported isolated in the region. In comparison with Nipponare, the CSSL-qCR-8 showed significant increase in chlorophyll a content, nitrogen concentration in panicle, grain yield and nitrogen-use efficiency (NUE). CSSL-BC3F2 and CSSL-BC4F2 populations are being constructed for further fine mapping and cloning of the QTL. The transgenic lines generated by complementation test, over-expression experiment and CRISPR/Cas9 system, together with NIL-qCR-8 will be used as elite materials for expression pattern analysis of qCR-8 and metabolism and utilization determination of nitrogen, which facilitate the exploitation of molecular mechanism underlies nitrogen efficient utilization and its value in rice breeding.

氮是限制植物生长和产量形成的首要因素,发掘和深入研究水稻氮素利用相关基因对解析氮素营养的遗传机制和分子标记辅助育种具有重要的理论和实践意义。本研究利用氯酸钾抗性差异显著的粳稻日本晴和籼稻Kasalath作为亲本,构建了F2、CSSL和CSSL为基础的BC2F2遗传群体,将氮素利用主效QTL——qCR-8定位在水稻第8号染色体上两个相距约1.0cM的InDel标记之间,该区间内至今未见氮素利用相关基因克隆的报道。CSSL-qCR-8的叶绿素a含量、穗部氮浓度、单株产量和氮素利用率较对照日本晴显著增加。在此基础上,本项目拟构建CSSL-BC3F2和CSSL-BC4F2大规模回交群体进行QTL精细定位和克隆,并用遗传互补、过表达、CRISPR/Cas9转基因材料和NIL-qCR-8开展基因表达模式和氮素代谢利用研究,以了解qCR-8调控水稻氮高效利用的分子机理,并挖掘其在育种领域中的价值。

项目摘要

硝酸盐(NO3-)的吸收和同化效率是影响水稻产量的关键因素,氯酸盐(ClO3-)抗性是水稻硝态氮同化效率的重要指标。在本项目中,根据籼稻(9311)和粳稻(日本晴)品种之间的ClO3-抗性差异鉴定到一些主要的数量性状基因座(QTLs)。通过精细定位和图位克隆,发现其中一个主效QTL(qCR8)编码NAD(P)H依赖型硝酸还原酶(NR)OsNR2。点突变分析发现,位于OsNR2 NAD(P) 结合域的精氨酸(Arg783)和色氨酸的差别是9311(籼稻)NR活性高于日本晴(粳稻)的关键。系统进化分析表明,籼稻和粳稻OsNR2等位基因间的差异是由定向选择驱动的。籼型OsNR2基因通过与编码NO3-转运蛋白的OsNRT1.1B基因的正反馈相互作用来促进NO3-吸收。籼型OsNR2可以提高粳稻的有效分蘖、产量和氮素利用率(NUE),该促进作用可以通过聚合籼型OsNRT1.1B等位基因而进一步加强。籼型OsNR2基因为粳稻产量的可持续增长提供了新的基因资源,对未来全球粮食安全具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
5

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020

陈光的其他基金

批准号:61804135
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:79770076
批准年份:1997
资助金额:6.60
项目类别:面上项目
批准号:51575384
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81101278
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21272023
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71203216
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21475074
批准年份:2014
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51571117
批准年份:2015
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51708129
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51205284
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51771093
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81201530
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674003
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:50871054
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:51731006
批准年份:2017
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:61671006
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

水稻剑叶角度主效QTL qFLAG5的克隆与功能分析

批准号:31560386
批准年份:2015
负责人:边建民
学科分类:C1307
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
2

水稻耐热主效QTL的精细定位和克隆

批准号:30971745
批准年份:2009
负责人:肖应辉
学科分类:C1307
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
3

水稻粒型主效QTL-GS7的图位克隆与功能分析

批准号:31201195
批准年份:2012
负责人:魏祥进
学科分类:C1307
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

水稻垩白主效QTL Chalk7的克隆和功能验证

批准号:31701397
批准年份:2017
负责人:张俊成
学科分类:C1307
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目