任秋韵,田云录,刘晓岚,余珺,唐伟杰,陈高明,林之希,李静,王春明*,万建民,2

(1.南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省现代作物生产协同创新中心,江苏 南京 210095; 2.中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081)

目前我国氮肥的施用量一直居高不下,但仅有30%～50%的氮肥能被水稻吸收,其余的以N2O的形式排放到大气中,或者渗入水系统中造成水质富营养化[1-2],对环境产生极为不利的影响。此外,过量的氮肥对水稻产生诸多不利的影响,如抗折力下降,节间抗倒伏能力降低[3],单穗籽粒数、结实率和千粒重下降,单产降低[4],稻瘟病[5]、纹枯病[6]发生增加等。因此,挖掘水稻高效利用氮肥的新基因具有重要的应用价值。

氮高效利用是一个复杂的数量性状,由多基因以及环境因素共同控制[7]。目前,已有几种硝酸盐转运蛋白基因成功克隆并运用于水稻氮高效利用性状的改良[8-12]。海藻糖(trehalose)是一种稳定的非还原性二糖,已知的海藻糖生物合成途径至少有5种,但在植物中唯一存在的则是海藻糖 6-磷酸合成酶/海藻糖 6-磷酸磷酸酶(TPS/TPP)途径,它涉及TPS和TPP催化的2个步骤,TPS催化葡萄糖从UDP-葡萄糖(UDP-glucose)转移到葡萄糖6-磷酸(glucose 6-phosphate,G6P)形成海藻糖6-磷酸(T6P),然后TPP将T6P去磷酸化形成海藻糖[13]。植物中的TPP家族高度保守,对TPP功能的研究较少,主要与逆境胁迫相关[14-16]。拟南芥中的TPP被证明与硝态氮有关,在低氮和无氮胁迫下,AtTPPB、AtTPPJ、AtTPPF、AtTPPG、AtTPPH的表达均明显下调[17-20]。拟南芥中过表达TPP基因降低了植株体内T6P的水平,叶片中的AGPase氧化还原激活下降,淀粉含量下降[21]。……