作物杂志,2021, 第6期: 22–27 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.004

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

DEP1NRT1.1B基因的遗传互作对水稻氮素利用的影响

李旭(), 付立东, 王宇, 隋鑫, 任海, 吕小红, 马畅, 杜萌, 毛艇()   

  1. 辽宁省盐碱地利用研究所,124010,辽宁盘锦
  • 收稿日期:2021-04-23 修回日期:2021-06-15 出版日期:2021-12-15 发布日期:2021-12-16
  • 通讯作者: 毛艇
  • 作者简介:李旭,主要从事水稻栽培研究,E-mail: chinalixu1983@163.com
  • 基金资助:
    辽宁省自然基金指导计划(2019-ZD-0397);国家重点研发计划(2017YFD0300700);辽宁省博士科研启动基金计划(2020-BS-300)

Effects of Genetic Interaction between DEP1 and NRT1.1B on Nitrogen Use in Rice

Li Xu(), Fu Lidong, Wang Yu, Sui Xin, Ren Hai, Lü Xiaohong, Ma Chang, Du Meng, Mao Ting()   

  1. Liaoning Institute of Saline-Alkali and Utilization, Panjin 124010, Liaoning, China
  • Received:2021-04-23 Revised:2021-06-15 Online:2021-12-15 Published:2021-12-16
  • Contact: Mao Ting

摘要:

提高氮素利用效率一直是水稻遗传改良攻关的重点方向。直立穗等位基因dep1及籼稻等位基因nrt1.1b均有利于提高水稻氮素利用效率,因此,阐明DEP1NRT1.1B基因的互作关系对水稻氮素利用的影响对培育氮高效水稻品种具有重要指导意义。以携带不同DEP1NRT1.1B基因型组合的重组自交系为供试材料,在低、中及高氮条件下(分别记为LN、MN和HN),分析了DEP1NRT1.1B基因间不同的遗传互作方式对水稻氮素利用、产量及其构成因素的影响。结果表明,不同氮素条件下,基因型组合dep1/nrt1.1b具有最大的氮素收获指数;LN条件下,nrt1.1b基因有利于提高氮素利用效率,在MN和HN条件下dep1基因有利于提高氮素利用效率;携带dep1基因株系有效穗数和穗粒数显著提升,其产量均值显著高于其他株系,而NRT1.1B基因对产量无显著影响。

关键词: 水稻, 氮素利用效率, DEP1基因, NRT1.1B基因, 遗传互作

Abstract:

The improvement of nitrogen use efficiency has been the key direction of rice genetic improvement. The erect panicle allele dep1 and indica rice allele nrt1.1b were beneficial to improve the nitrogen use efficiency of rice. Therefore, it was of great significance to clarify the genetic interaction between DEP1 and NRT1.1B genes for the cultivation of nitrogen-efficient rice varieties. In this study, recombinant inbred lines (RILs) carrying different combinations of DEP1 and NRT1.1B genotypes were used as test materials to analyze the effects of genetic interaction between DEP1 and NRT1.1B genes on nitrogen utilization, yield and its components of rice under low (LN), medium (MN) and high nitrogen (HN) conditions. The results showed that under different nitrogen conditions, dep1/nrt1.1b combination had the largest nitrogen harvest index. Under LN condition, the introduction of nrt1.1b gene was conducive to significantly improving nitrogen use efficiency, and the effect of dep1 was more significant under MN and HN conditions. In terms of yield, the average yield of dep1 carrying lines were significantly higher than that of other lines due to the significant increase in effective panicle number and grain number per panicle, while NRT1.1B gene had no significant effect on yield.

Key words: Rice, Nitrogen use efficiency, DEP1 gene, NRT1.1B gene, Genetic interaction

表1

引物信息

基因
Gene
引物名称
Primer name
引物序列(5′-3′)
Primer sequence (5′-3′)
片段长度
Fragment size (bp)
DEP1
DEP1-1
DEP1-1-F: AAAGACCAAGGTGCCTCA
DEP1-1-R: TGGTTCAACCTCGTCTCATA
466 (dep1 allele)
1091 (DEP1 allele)
NRT1.1B


1nrt/1NRT


NRT1.1B-O-F: GATGGAGGCGATGAGGAAGA
NRT1.1B-O-R: GCTGCCAAGAAACACCACAA
NRT1.1B-I-F: TCGTGCACAGCCTCCACTTGCTCGACG
NRT1.1B-I-R: AGGTCGGCGGCGGAGTCGCCGGCTAT
243 (nrt1.1b allele)
177 (NRT1.1B allele)
368 (CK)

图1

RIL群体中DEP1与NRT1.1B不同基因型组合株系数

图2

RIL群体中不同DEP1与NRT1.1B基因组合对氮素含量的影响 不同小写字母表示在0.05水平上差异显著,下同

图3

RIL群体中不同DEP1及NRT1.1B基因组合对氮素收获指数的影响

图4

RIL群体中不同DEP1与NRT1.1B基因组合对硝酸还原酶及谷氨酰胺合成酶活性的影响

表2

RIL群体中不同DEP1及NRT1.1B基因组合对产量及其构成因素的影响

株系
Line
单株有效穗数Effective panicles per plant 穗粒数Grains per panicle
LN MN HN LN MN HN
DEP1/NRT1.1B 11±1.31b 13±1.38b 16±1.54b 89±7.80b 109±9.89b 118±10.56b
DEP1/nrt1.1b 12±1.52b 12±1.55b 17±1.59b 90±9.20b 108±11.12b 121±11.81b
dep1/NRT1.1B 14±1.68ab 16±1.92ab 20±2.01ab 108±10.32ab 126±12.11a 135±12.94a
dep1/nrt1.1b 15±1.81a 17±1.89a 21±2.22a 109±11.32a 125±11.35ab 133±10.25ab
株系
Line
千粒重1000-grain weight (g) 产量Yield (kg/hm2)
LN MN HN LN MN HN
DEP1/NRT1.1B 27.21±1.45ab 27.33±1.56a 27.32±1.89a 6840±281b 9015±312b 9315±332b
DEP1/nrt1.1b 27.24±1.39a 27.25±1.42ab 27.25±1.45ab 6930±279b 9180±333b 9345±321b
dep1/NRT1.1B 24.23±1.14b 25.31±1.31b 25.12±1.36b 7680±235a 9675±321a 10260±356a
dep1/nrt1.1b 24.21±1.21b 25.12±1.45b 25.31±1.41b 7650±242ab 9630±299ab 10200±371ab
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