本技术涉及水稻OsNCED4基因的应用,该基因序列编码特定蛋白,能够增强水稻在节水灌溉条件下的生长表现,提升磷含量和吸收效率,具有重要的农业应用潜力。
背景技术
磷(P)作为一种不可再生资源,是限制作物生长发育最重要的常量元素之一。尽管大量化学P肥的施用可以缓解土壤缺P,提高作物产量,但是大量化学肥料的投入不仅增加了农民的经济负担,而且还造成了环境风险。同时由于近80%的化学P肥被土壤固定而无法被植物吸收,导致过去几十年中连续高强度的P肥施用,使土壤的P积累预计足以维持作物近百年的生产需求。因此,提高作物对土壤残留态P的吸收利用成为当前农业中亟待解决的问题,对绿色农业和可持续发展具有重要意义。
水稻(OryzasativaL.)是世界上最重要的粮食作物之一,约有一半以上的人口以稻米为主食。传统的季中排水灌溉方式,不仅可以抑制无效分蘖,而且可以提高根系活力。根系作为水稻水分、养分吸收和运输的器官,其形态和生理特性对水分和养分的吸收具有重要影响。有研究表明,长期淹水会导致土壤中有毒还原性产物积累,不利于水稻根系生长发。干湿交替灌溉处理则显著改善了水稻的根系形态(根重、根数、根长、根表面积、根体积和根系通气组织面积等)和根系氧化力,从而提高水稻对水分和养分(P)的吸收。但是,以往的研究表明,干湿交替对水稻产量的影响结果并不一致。有研究认为,增产,有研究认为减产,也有研究认为干湿交替灌溉方式对水稻的产量没有显著影响,这可能与水稻的品种有一定关系。因此,通过选育适宜控水灌溉的水稻品种并结合控水灌溉方式,对实现可持续发展农业具有重要意义。
脱落酸(ABA)作为一种应激诱导的激素,在植物的生长发育过程和对环境刺激的适应性应答中发挥关键作用。ABA的生物合成是影响其含量的重要途径,而9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCEDs)被认为是ABA合成的关键酶。已有研究证明OsNECD4基因可调节干旱胁迫下水稻ABA水平和抗逆性。但是,迄今鲜有关于控水灌溉下,OsNECD4基因调控水稻根系,提高土壤P素用的研究。
实现思路