水稻中超表达小麦GS1/2基因对水稻氮效率及产量的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义

小麦和水稻在我国粮食安全中占有举足轻重的地位，生产中存在施氮肥量大且基蘖肥施用比例高的问题。氮高效作物虽然能实现高产和资源高效利用，但由于土壤供氮和植物需氮规律的不匹配导致的氮素损失主要发生在生育前期，因此生育前期吸收能力强的氮高效品种才能真正实现粮食高产、资源高效利用和环境友好的三重目标。

植物地上部和根系的协调生长进而提高植株对氮素的库需求，同样氮素的高效吸收同化正向反馈调控地上部株型和根系的生长。谷氨酰胺合成酶(gs)在植物氮素吸收同化及转运中占据着重要地位。植物体内95%以上的铵态氮通过gs/ gogat (谷氨酸合酶)循环进行同化，其中gs是该循环的关键酶，是无机氮转化为有机氮的枢纽。小麦和水稻同为禾本科作物，同为分蘖型的禾本科作物小麦和水稻表现出苗期氮素吸收高效的氮高效品种的根系如何表现？其生物学共性是什么？小麦和水稻分属于喜硝和喜铵作物，但氮同化关键酶gs同工酶的时空变异对小麦和水稻生育前期氮素高效吸收的作用的异同点在哪？涉及的生理及分子机制是什么？从生物学领域来说具有重要的科学创新意义，为通过栽培措施和种质资源创新途径提高小麦和水稻氮素吸收利用效率提供理论依据。

2. 研究的基本内容和问题

小麦和水稻同为禾本科作物，针对如何提高分蘖型禾本科作物小麦和水稻生育前期氮素高效吸收的科学问题，我们提出假说：分蘖型禾本科作物生育前期通过“适度增加分蘖-建立理想株型”和“根系形态构型迅速建成”来实现氮素的高效吸收利用。同为分蘖型的禾本科作物小麦和水稻表现出苗期氮素吸收高效的氮高效品种的根系如何表现？其生物学共性是什么？小麦和水稻分属于喜硝和喜铵作物，但氮同化关键酶GS同工酶的时空变异对小麦和水稻生育前期氮素高效吸收的作用的异同点在哪？涉及的生理及分子机制是什么？从生物学领域来说具有重要的科学创新意义，为通过栽培措施和种质资源创新途径提高小麦和水稻氮素吸收利用效率提供理论依据。

所以我们构建了小麦GS1/GS2的超表达载体，并利用农杆菌介导的方法转入水稻中，研究它在不同氮水平下对水稻中GS酶的活性，以及植物株型（地上部和根系）、生物量和产量等重要指标的影响。

3. 研究的方法与方案

1.苗期分蘖的产生和伸长及根系形态观察

水发苗观察超表达tags1/2与wt根系每天的变化，主要是主根、不定根和侧根的差异。

水培条件下从四叶一心开始观察超表达tags1/2与wt分蘖芽的发生和伸长，徒手剥去叶鞘露出茎尖，肉眼观察分蘖芽的发生和伸长，用显微镜拍照。

4. 研究创新点

小麦和水稻同为禾本科作物，同为分蘖型的禾本科作物的小麦和水稻分属于喜硝和喜铵作物，但氮同化关键酶GS同工酶的时空变异对小麦和水稻生育前期氮素高效吸收的作用的异同点在哪？从生物学领域来说具有重要的科学创新意义，为通过栽培措施和种质资源创新途径提高小麦和水稻氮素吸收利用效率提供理论依据。

5. 研究计划与进展

1.苗期分蘖的产生和伸长及根系形态观察

2.gs酶活的测定及蛋白水平变化

3.氮代谢相关指标测定，包括：¹⁵n的测定、总n含量；总氨基酸及可溶性蛋白的测定；