本發(fā)明屬于基因工程育種，尤其涉及一種調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素的pagpb基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氮素是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一。植物根系對土壤氮素吸收利用的效率是制約植物生長發(fā)育的關(guān)鍵。植物根系適應(yīng)復(fù)雜多變土壤氮素環(huán)境，調(diào)控氮素吸收利用效率依賴于相關(guān)基因表達(dá)模式的改變，如硝態(tài)氮或銨態(tài)氮轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因、蛋白編碼基因和小rnas等關(guān)鍵基因的表達(dá)。而木本植物作為生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，其對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物多樣性、碳匯作用、抗逆性、分子育種和種質(zhì)創(chuàng)新以及可持續(xù)農(nóng)業(yè)和林業(yè)都具有重要貢獻(xiàn)。它們通過固氮作用和氮素吸收維持土壤氮素循環(huán)，減少化肥施用量，提高林產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，為生物提供棲息地，增強(qiáng)碳匯功能，提高抗逆性，培育優(yōu)良品種，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)有技術(shù)未見木本植物根系氮素吸收利用關(guān)鍵調(diào)控基因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明提供了一種調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素的pagpb基因及應(yīng)用，以期為資源高效型林木新品種選育提供優(yōu)良種質(zhì)。

2、本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素的pagpb基因，所述pagpb基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

4、所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中應(yīng)用。

5、所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用是通過沉默pagpb基因提高根系對氮素的吸收利用效率以及提高根系生物量。

6、所述提高根系對氮素的吸收利用效率是指：增加根系no3-和nh4+凈吸收速率、根系硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量和硝酸還原酶活性。

7、所述pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，包括構(gòu)建pagpb基因沉默載體，轉(zhuǎn)化木本植物，獲得pagpb基因沉默轉(zhuǎn)基因植株，以提高根系對氮素的吸收利用效率，提高根系生物量。

8、優(yōu)選的，所述構(gòu)建pagpb基因沉默載體的具體方法如下：

9、(1)使用pagpb基因序列特異性引物，擴(kuò)增pagpb基因全長序列，回收第一pcr產(chǎn)物，連接入t質(zhì)粒，得到質(zhì)粒pm-pagpb。

10、(2)雙酶切pfgc5941?rnai載體，以pagpb-cis-f和pagpb-cis-r為引物擴(kuò)增質(zhì)粒pm-pagpb，回收第二pcr產(chǎn)物后與雙酶切pfgc5941?rnai載體連接；將連接產(chǎn)物導(dǎo)入細(xì)菌中，獲得重組載體pm-pagpb-c。

11、(3)雙酶切重組載體pm-pagpb-c，以pagpb-anti-f和pagpb-anti-r為引物擴(kuò)增質(zhì)粒pm-pagpb，回收第三pcr產(chǎn)物后與雙酶切重組載體pm-pagpb-c連接，獲得pagpb基因沉默載體。

12、所述特異性引物序列如seq?id?no.3和seq?id?no.4所示。

13、所述pagpb-cis-f引物序列如seq?id?no.5，所述pagpb-cis-r引物序列如seq?idno.6所示。

14、所述pagpb-anti-f引物序列如seq?id?no.7，所述pagpb-anti-r引物序列如seqid?no.8所示。

15、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)化方法為農(nóng)桿菌介導(dǎo)法。

16、優(yōu)選的，所述木本植物為楊樹。

17、優(yōu)選的，所述楊樹的品種為銀腺楊84k(p.alba?xp.glandulosa)。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下有益效果：

19、(1)發(fā)現(xiàn)新的基因：本發(fā)明通過篩選和鑒定，以84k銀腺楊為材料，成功發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的pagpb基因。這一發(fā)現(xiàn)豐富了楊樹基因資源，為后續(xù)的研究提供了新的方向。

20、(2)揭示氮素吸收利用新機(jī)制：本發(fā)明發(fā)現(xiàn)沉默pagpb基因可以提高楊樹根系對氮素的吸收利用效率，過表達(dá)pagpb基因降低楊樹根系對氮素的吸收利用效率。本發(fā)明揭示了pagpb基因在調(diào)控楊樹根系對氮素吸收利用過程中的關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)為深入解析木本植物氮素吸收利用的分子機(jī)制提供了新的策略。

21、(3)提供優(yōu)良新種質(zhì)：本發(fā)明利用pagpb基因核苷酸序列設(shè)計(jì)引物，分別構(gòu)建pagpb基因沉默和過表達(dá)載體，通過gv3101農(nóng)桿菌介導(dǎo)，將pagpb基因轉(zhuǎn)入84k楊，成功創(chuàng)制了pagpb基因沉默和過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因楊樹植株，為我國資源高效型楊樹新品種選育提供優(yōu)良新種質(zhì)。

22、(4)具有重要應(yīng)用價(jià)值：本發(fā)明在林木基因工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以為林木育種、森林資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的改善提供新的技術(shù)支持。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素的pagpb基因，其特征在于，所述pagpb基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

2.如權(quán)利要求1所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用。

3.如權(quán)利要求2所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，通過沉默pagpb基因提高根系對氮素的吸收利用效率以及提高根系生物量。

4.如權(quán)利要求3所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，提高根系對氮素的吸收利用效率是指：增加根系no3-和nh4+凈吸收速率、根系硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量和硝酸還原酶活性。

5.如權(quán)利要求3所述pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，構(gòu)建pagpb基因沉默載體，轉(zhuǎn)化木本植物，獲得pagpb基因沉默轉(zhuǎn)基因植株，以提高根系對氮素的吸收利用效率，提高根系生物量。

6.如權(quán)利要求5所述pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，所述構(gòu)建pagpb基因沉默載體的具體方法如下：

7.如權(quán)利要求5所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化方法為農(nóng)桿菌介導(dǎo)法。

8.如權(quán)利要求5所述pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，所述木本植物為楊樹。

9.如權(quán)利要求8所述的pagpb基因在調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素中的應(yīng)用，其特征在于，所述楊樹的品種為銀腺楊84k(p.alba?xp.glandulosa)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種調(diào)控木本植物根系吸收利用氮素的PagPB基因及其應(yīng)用，涉及基因工程育種技術(shù)領(lǐng)域，所述PagPB基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)沉默PagPB基因可以提高楊樹根系對氮素的吸收利用效率，過表達(dá)PagPB基因降低楊樹根系對氮素的吸收利用效率，為木本植物氮素吸收利用關(guān)鍵調(diào)控基因挖掘提供重要基因資源，在林木基因工程領(lǐng)域和無性系林業(yè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：周婧,周鳴雷,曹懂梁,石文廣,鄧澍榮,馬文旭,羅志斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10