小麦TaNPF8.1(B)基因在氮素吸收利用中的功能研究

Nitrogen is a serious limiting factor of the yields of crops. NRT1 PTR FAMILY (NPF) genes encode transporters that are closely related with the nitrogen (primarily nitrate, oligopeptide etc.) uptake, long distance transport, distribution, and the regulation of nitrate uptake. Wheat (Triticum aestivum) is one of the most important crops, whereas research work of NPF genes in wheat is still absence. I have isolated 34 wheat NPF genes, and found that the expression of TaNPF8.1(B) was significantly induced by the nitrate. In this project, we’ll analyze the subcellular localization, heterologous expression in Xenopus Lavies oocyte to identify the function of the TaNPF8.1(B) as a plasma membrane-localized nitrate transporter. Further analysis of physiological function in nitrate uptake, long distance transport, and the influences on the nitrogen redistribution during reproductive growth stage will be in progress with the creation of wheat TaNPF8.1(B) overexpressing plants. This project is expected to provide theoretical basis for further research in order to improve the nitrogen use efficiency in wheat.

氮素是农作物产量的重要限制因子。NRT1/PTR FAMILY（NPF）是与氮素（NO3-、寡肽等）吸收利用过程密切相关的一类转运蛋白。申请人从小麦中分离得到34个NPF同源基因，发现其中一个成员TaNPF8.1(B)的表达在小麦根中受NO3-诱导显著提高。本项目拟通过蟾卵异源表达系统分析TaNPF8.1(B)在不同浓度NO3-和pH条件下参与的NO3-转运功能，以及对其它底物如寡肽的转运功能；利用小麦原生质体确定TaNPF8.1(B)的亚细胞定位；通过过量表达TaNPF8.1(B)研究其在氮素吸收、转运中的生理功能，以及对生长后期氮素再分配过程的影响，为小麦中研究提高氮素利用率提供理论依据。

氮素是农作物产量的重要限制因子。NPF基因家族是与氮素（硝酸盐、寡肽等）吸收利用过程密切相关的一类转运蛋白。我们发掘小麦NPF基因家族其中一个成员TaNPF8.27(B)（由原命名TaNPF8.1(B)根据最新研究结果更新），对该基因的表达模式、亚细胞定位及在氮素吸收利用中的功能进行了研究。结果如下：(1)TaNPF8.27包含4个部分同源基因组（homeologs）成员，其中TaNPF8.27(D)表达丰度最高，TaNPF8.27(A1)和TaNPF8.27(A2)次之，TaNPF8.27(B)表达丰度相对最低；(2) TaNPF8.27在根、茎和叶片中表达量相对较高，其次为幼穗，在种子中的表达量最低；(3) qRT-PCR结果表明：在田间氮素处理条件下，TaNPF8.27在不同发育时期各部位（根、茎、叶、节、幼穗及种子）对氮素响应并不明显；(4)利用小麦原生质体的亚细胞定位结果表明，TaNPF8.27(B)定位在细胞膜上；(5) 转基因材料田间试验初步结果表明：该基因在小麦中过量表达对小麦株高、分蘖数、成熟期等小麦农艺性状影响并不显著 ；该基因过量表达并未对小麦籽粒蛋白质含量造成显著影响。因获得TaNPF8.27(B)过量表达转基因材料推迟及小麦基因组中存在与TaNPF8.27(B)相似性较高的多个NPF基因，将利用获得小麦转基因材料和模式植物拟南芥继续推进该基因功能研究。后续研究结果预计明年投稿。