豆科植物与根瘤菌的共生固氮作用是植物获取氮素经济、有效、无环境污染的最佳途径。根瘤是豆科植物与根瘤菌共生互作在根部发育形成的植物器官,是根瘤菌固氮的场所。每个成熟根瘤中都含有成百上千的根瘤菌。在豆科植物形成有效固氮根瘤的过程中,根瘤菌侵染和定殖是如何逃逸寄主植物免疫防御反应的问题是近年来共生固氮研究的热点。本实验室前期通过反向遗传学鉴定得到一个在豆科植物根瘤中特异表达、与共生过程中的免疫反应相关的结瘤防御激活基因NAD1,该基因功能缺失后在苜蓿（Medicago truncatula）根瘤中表现为根瘤防御反应过度激活,根瘤坏死和固氮活性丧失等共生缺陷表型。而百脉根（Lotus japonicas）nad1突变体并未表现出与苜蓿突变体同样的表型（Wang et al.2016）。实验室前期工作确定了Lj NAD1基因启动子具有三个核心调控区域NS-box1、NS-box2、NS-box3（Nodulation signaling responsive units,NS-box1/2/3）,并以Lj NAD1pro（-382～-276）核心片段筛选百脉根c DNA文库,得到了与之结合的AT-hook类转录因子Lj AHL20、Lj AHL23。AT-hook类转录因子主要结合AT-rich的DNA区域,参与基因的表达调控。本研究主要从AT-hook类转录因子入手,以豆科模式植物——百脉根和苜蓿为研究对象,通过q RT-PCR、酵母单杂、EMSA、烟草体系转录激活及毛根转化技术,对NAD1基因的表达调控做进一步探究,具体研究结果如下:1.对百脉根、苜蓿AHLs蛋白序列进行生物信息学分析。结果表明,AHLs家族蛋白在百脉根和苜蓿中均存在Clade A和Clade B两大分枝,其中Lj AHL20/23蛋白位于Clade A分枝,与拟南芥中参与植物免疫的At AHL20、At AHL27蛋白位于同一进化分枝,暗示着Lj AHL20/23蛋白可能参与百脉根共生免疫调控过程。2.qRT-PCR对百脉根中LjAHLs基因表达分析,结果表明Lj AHL20/23在接种3d后均呈上调趋势,与NAD1基因在接种后诱导表达上调呈线性关系,而其它Lj AHLs基因并未表现出明显上调或下调趋势,说明Lj AHL20/23可能特异性参与NAD1基因的表达调控。3.酵母单杂、EMSA、烟草转录激活等实验结果证实,百脉根Lj AHL20/23与Lj NAD1基因启动子核心区域NS-box1特异性结合,且Lj AHL20对Lj NAD1基因的表达具有激活作用。4.苜蓿毛根转化超表达LjAHL20/23-SRDX植株接种根瘤菌,观察根瘤表型,结果显示,融合了转录抑制蛋白结构域的Lj AHL20/23超表达植株根瘤侵染区中侵染细胞出现异常,出现类似于苜蓿nad1突变体早期根瘤中共生缺陷的表型。说明Lj AHL20/23-SRDX可能抑制了NAD1基因的表达;采用含有固氮酶基因nif H启动子融合GUS报告基因的苜蓿根瘤菌S.meliloti 1021接种转基因植株显示:固氮酶基因nif H表达被抑制,暗示AHL20/23可能参与共生根瘤固氮过程。