无机氮是植物生长发育所必需的最主要的大量元素之一，现代农业的高产稳产离不开氮肥的施用。但长期以来，由于氮肥的大量施用和作物对氮素的吸收利用率较低，使得相当一部分氮素流失到环境中，造成地表水的富营养化、地下水的硝酸盐污染、土壤酸性化等一系列生态和环境问题。提高作物对氮素的有效利用率是解决上述问题的关键。高氮效的作物品种结合科学、合理的施肥方法，就能够在少施氮肥的情况下获得并保持高产，从而降低施氮量，减少环境污染。虽然国内外的科研人员在提高玉米、小麦等作物的氮素利用率方面做了大量工作，但迄今为止在高氮效新品种选育方面的进展尚十分有限，主要原因在于植物吸收利用氮素的规律和机制还不清楚。因此，迫切需要加强对氮素调控基因及其分子机理的研究。　　本研究利用一套拟南芥NO3-调控基因突变体的筛选系统，在KNO3的培养基中，筛选出了一个突变体Mut65，其对NO3-信号的响应显著弱于野生型，利用图位克隆的方法，克隆到了 CPSF30基因，该基因有两种不同的剪切形式：CPSF30-L、CPSF30-S。将野生型这两种形式的cDNA分别转入突变体cpsf30-2中，CPSF30-L能够使突变体恢复荧光表型，而CPSF30-S则不能使其荧光表型恢复，说明cpsf30-2突变体的弱荧光表型是由CPSF30-L功能缺失造成的。　　为了验证 CPSF30是否为 NO3-调控基因，本研究检测了受 NO3-诱导的三个基因NIA1、NiR、NRT2.1的表达，结果显示在 cpsf30-2的诱导量显著低于野生型，而CPSF30-L/cpsf30-2互补株系中这三个基因的诱导得到恢复，CPSF30-S/cpsf30-2互补株系则无法恢复其表达，说明CPSF30-L在NO3-信号途径中起重要的调控作用。经过氮饥饿再诱导的 cpsf30-2突变体中，这三个基因的表达量依然显著低于野生型，这说明CPSF30基因对NO3-的调控是不依赖于NH4+的存在的。利用qPCR检测CPSF30基因在不同氮素生长条件下的表达，结果表明 CPSF30基因几乎不受 NO3-、NH4+的诱导，但是在氮饥饿的条件下其表达量明显降低。　　通过qPCR和GUS染色技术分析CPSF30基因的表达模式，结果显示该基因在叶片中的表达量最高，在根部、果荚中表达量较低。利用 GFP融合蛋白对其亚细胞定位进行分析，发现无论在拟南芥稳定转化植株，还是在烟草瞬时转化实验中，CPSF30蛋白均定位于细胞核中。　　对植物体内NO3-积累的检测结果显示cpsf30-2突变体根部以及地上部的NO3-含量均显著低于野生型，利用不同时间进程、不同浓度的 NO3-处理，检测突变体中的 NO3-吸收情况，结果表明突变体中的NO3-含量在不同的处理条件下均显著低于野生型，说明CPSF30基因可以调控植物对NO3-的吸收。进一步的分析研究发现突变体根中NRT1.1、NRT1.5基因的表达显著降低；地上部中的NRT1.1、NRT1.8基因的表达也显著降低，这会使得突变体吸收的NO3-减少，并且向地上部转运也减少。另外，在cpsf30-2突变体根中的NIA、NiR等几个同化基因的表达明显升高，与之对应的突变体根中的NR活性及氨基酸含量均显著增加。因此，突变体中的 NO3-积累降低可能主要由于其吸收的 NO3-减少、同化量增多所导致的。　　本文还研究了 CPSF30与 NRT1.1基因之间的调控关系，发现 cpsf30-2突变体中NRT1.1基因的表达量显著降低，而在nrt1.1突变体中CPSF30基因的表达没有明显变化；构建的CPSF30与NRT1.1两个基因的双突变体cpsf30-2 chl1-13中，其荧光表型与荧光较弱的chl1-13单突变体类似，在双突变体中NO3-响应基因的诱导量也与nrt1.1单突变体的类似，说明CPSF30与NRT1.1基因在同一条通路中对NO3-进行调控，且CPSF30位于NRT1.1基因的上游。另外，将NRT1.1基因在cpsf30-2突变体中进行了过量表达，发现转基因株系在荧光强度、NO3-含量以及NO3-诱导基因的表达方面都恢复或者部分恢复至野生型水平，进一步说明CPSF30位于NRT1.1基因的上游并调控NRT1.1基因的表达。　　同时还研究了CPSF30与NLP7基因之间的关系。检测结果表明，这两个基因在相互的突变体中的表达均没有显著变化，说明CPSF30与NLP7基因之间可能没有调控关系。在CPSF30与NLP7基因的双突变体cpsf30-2 nlp7-4中，其荧光亮度比cpsf30-2、nlp7-4单突变体都弱，说明他们对 NO3-的调控具有叠加效应。而且 NO3-响应基因的诱导量也显著低于其中任何一个单突变体，说明CPSF30与NLP7基因在不同的NO3-信号通路上起作用。　　在上述研究的基础上，还进行了转录组的分析，将野生型、cpsf30-2材料分别经过NO3-诱导，取根部进行RNA-sequencing分析。转录组的结果表明，cpsf30-2突变体中经NO3-处理后变化的基因与野生型差异较大，将这些在两种材料中变化不同的基因进行GO分类分析，发现有与NO3-响应、NO3-的转运、氮素化合物的响应、含氮化合物的转运相关4类基因簇，说明CPSF30的确是一个NO3-调控基因，参与了植物NO3-信号的分子调控，并且影响下游许多与氮素相关的基因的表达。　　上述结果证明CPSF30在植物的NO3-信号通路中起到重要的调控作用，它可以影响植物对NO3-的吸收、转运和同化，分子与遗传学研究表明CPSF30调控NRT1.1的表达，在信号通路中作用于NRT1.1的上游，这增进了对植物NO3-信号调控机理的进一步了解，为解析植物调控氮素吸收利用的分子网络奠定了基础。