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氮素是植物生长发育所必需的大量元素之一,参与植物体内蛋白质、核酸、叶绿体、酶和辅酶等各种含氮物质的合成,广泛分布于植物体各组织器官中,对植物的生长发育起着重要的作用。氮肥的广泛使用促进了农业增产,然而,近些年来作物对氮肥的利用效率逐年降低,施加的氮肥往往不能得到有效的利用,盈余的氮素流入环境中会引发环境污染问题。因而加强对氮素分子机理及遗传育种方面的研究,提高作物对氮肥的吸收利用效率,培育高氮效作物新品种,才能保证农业的高产与可持续发展。植物吸收利用氮素最主要的形式是硝态氮,植物体通过高/低亲和转运系统从土壤中吸收硝酸盐,并将其运输到根或叶中,在硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶的作用下同化成各类氨基酸,继而合成蛋白质等物质。近几年的研究发现,NO3-不仅是一种养分,同时也是一种生物信号,植物可通过感知外界NO3-信号并作出响应,进而调控根系发育等各类生命活动以适应复杂多变的环境。NO3-调控基因在响应过程中起重要作用,理清NO3-的调控网络是解决上述问题的关键。近年来,对NO3-研究的重心由转运移到调控上来,相继发现了NRT1.1、NLP7、CIPK8/23、LBD37/38/39、NRG2、micro RNA167/393等调控基因。本实验利用硝态氮调控突变体筛选系统展开NO3-调控突变体的筛选与鉴定工作:首先,对原始株系SS204-9进行EMS诱变,并在NH4NO3条件下进行筛选,在M2代分离群体中筛选荧光表型不同于原始株系SS204-9的突变株Mut136。其次,通过图位克隆将Mut136突变位点定位于4号染色体10.29M-10.89M的区间内,结合全基因组测序结果,确定两个候选突变基因AN1、AN2,而后进行互补实验确定突变基因。第三,对Mut136与野生型进行KNO3处理后测定其体内NO3-响应基因(NIA1、Ni R、NRT2.1)的表达量,发现Mut136中这三个基因的表达量均低于于野生型,表明Mut136是NO3-调控突变体。第四,将Mut136与野生型在不同浓度KNO3条件下培养,统计主根长度、侧根数目,并计算根密度,发现在较低或较高浓度下Mut136与野生型的根形态存在明显差异,推测突变基因可能与根系建成或离子胁迫有关。第五,测定Mut136体内硝态氮含量、硝酸还原酶活性、氨基酸含量,Mut136根中硝态氮含量高于野生型,全苗中的硝酸还原酶活性、氨基酸含量低于野生型,这些结果说明了Mut136的突变基因参与了硝态氮的代谢。