水稻硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.4的功能研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、本课题的意义

水稻是全世界最重要的粮食作物之一，占全球谷类作物种植面积的1/3，世界上约有50%的人口以稻米为主食。在作物所有必需营养元素中，氮是限制植物生长和形成产量的首要因素[1]。氮(n)素是作物从土壤中吸收量最多的元素，其对作物的生命活动和产量形成具有重要意义。土壤中植物所利用的主要氮素形式是铵态氮和硝态氮。尽管在淹水条件下土壤中氮素主要以铵态氮形式存在，但是有研究表明水稻根系能够泌氧，从而在硝化细菌作用下将根际土壤中铵态氮转化为硝态氮，在潮湿土壤状况下水稻根系吸收硝态氮占总氮量的25%～40%[2]。

水稻秧苗旱育总是比水育使水稻更能获得高产，其公认的原因就是旱育的水稻秧苗比水育的有更发达的根系。wang等[12]的分根实验结果表明，生长在硝营养下的水稻侧根比缺硝-营养下水稻侧根生长的好。张亚丽等[13]发现，在增硝营养下，水稻（八叶一心）根系的干重比同期纯铵营养下高20%～40%，主要表现在有更多的侧根发生。张辰明等[14]发现，增硝营养的水稻幼苗根系总长显著大于全铵和全硝处理，增幅约为35%，而水稻根系总长变化主要是由侧根总长的变化引起的，侧根数的变化是侧根总长变化的主要原因。王东升等[15]的分根试验结果表明，生长在增硝营养下的水稻侧根比纯铵营养下水稻侧根生长得更好。

2. 研究的基本内容和问题

本试验以水稻高亲和硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.4为研究对象，利用超表达及RNAi技术获得OsNRT2.4超表达材料及突变体材料；通过RT-PCR、qRT-PCR、Southernblot等方法分析转基因材料超表达及沉默果；15N同位素示踪分析转基因材料对硝酸盐的吸收及转运；田间试验分析转基因材料的产量性状以及利用基因芯片对转基因材料全基因组表达进行分析来研究水稻OsNRT2.4基因的生物学功能。

水稻基因组有多个基因编码的蛋白属于NRT2/NAR2家族，本文以模式品种日本晴(Nipponbare)为材料，基于报告基因技术、蛙卵异源表达系统、转基因水稻技术，研究目的基因OsNRT2.4的时空表达、相互作用和调控特征。其研究结果可以为通过生物学技术途径培育氮高效作物品种的现代分子育种技术提供基础。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

以水稻粳稻（oryzasatival.ssp.japonica）品种日本晴为研究材料。pcr反应获得目的基因片段，连入pmd19-tvector或p-easyvector，测序结果正确后，将目的基因片段酶切切下连入表达载体，转化大肠杆菌，提取质粒后验证正确，电转化入农杆菌，制备农杆菌侵染工程菌液，侵染水稻愈伤，进行组培实验获得转基因材料。

二、技术路线

4. 研究创新点

在水稻中，首次系统的研究了一个高亲和硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.4对高浓度NO3-的吸收、转运和再分配的影响，OsNRT2.4超表达可增强水稻对NO3-的吸收。

5. 研究计划与进展

1.2014年10月至2014年11月：

查阅课题相关文献，学习实验室各种仪器设备的使用，掌握分子实验基本操作方法，学习组培实验方法；

2.2014年10月至2015年3月：