【摘 要】
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氮是大多数植物所需量最大的营养元素。随着土壤氮的不断转化,不同无机态和有机态氮库的大小经常发生变化,从而使植物有效氮库随之在水平和垂直距离内发生变化。因此,植物为了在有限的氮条件下优化对氮的获取,根系必须不断地感知和响应氮的空间或时间波动。硝酸盐转运蛋白（Nitrate Transporter,NRT）中NRT2是高亲和的硝酸盐转运蛋白,其中NRT2.1在低氮条件下为主要的硝酸盐转运蛋白,并且已经
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氮是大多数植物所需量最大的营养元素。随着土壤氮的不断转化,不同无机态和有机态氮库的大小经常发生变化,从而使植物有效氮库随之在水平和垂直距离内发生变化。因此,植物为了在有限的氮条件下优化对氮的获取,根系必须不断地感知和响应氮的空间或时间波动。硝酸盐转运蛋白（Nitrate Transporter,NRT）中NRT2是高亲和的硝酸盐转运蛋白,其中NRT2.1在低氮条件下为主要的硝酸盐转运蛋白,并且已经证实NRT2.1受系统低氮信号诱导在高氮一侧表达。而NRT2.4作为NRT2.1的同源基因,两者的相似度超过80%,但NRT2.4对硝酸盐信号的响应机制尚不明确。本研究主要针对拟南芥和木薯两个物种中NRT2.4作为信号转导器的功能进行研究,主要研究成果如下:1.AtNRT2.4的突变可以提高NRT1家族成员的表达量,促进拟南芥在低硝酸盐条件下以不依赖NRT2.4的方式吸收和同化硝酸盐,提高低硝酸盐条件下突变体的生物量,种子产量和总氮累积量。2.花青素累积是低氮胁迫的一种表现,AtNRT2.4的缺失会使突变体对低氮信号不敏感从而减轻突变体在低氮条件下的花青素累积,所以NRT2.4可以植物信号转导器响应低氮胁迫信号调控拟南芥中的花青素累积。3.在对拟南芥施以3 m M NH4Cl时,nrt2.4突变体出现更严重的铵毒害的表现,而野生型没有受到明显的铵毒害,这说明NRT2.4可以提高植物对铵态氮的抗性。4.在-N（不施加氮源）均质和-N/NO3-分根处理下,nrt2.4突变体的总根长和侧根数都减少,说明AtNRT2.4可以响应低氮信号促进侧根发育。5.在高浓度的硝酸盐处理下,nrt2.4突变体中CIPK23和CBL1表达量升高磷酸化NRT1.1使其在高氮条件下转变为高亲和的硝酸盐转运蛋白,说明NRT2.4的突变影响其对高氮的感知。6.木薯Me NRT2.4受-N系统信号诱导在高氮一侧表达,并且受+NO3-系统信号抑制在-N一侧下调表达,说明Me NRT2.4可以响应远距离氮信号。7.在NO3-均质和-N/NO3-分根处理下,木薯的生物量累积和生长情况没有表现出明显差异,而-N/NO3-分根处理只使用了均质NO3-处理一半的硝酸盐,并且-N/NO3-分根处理NO3-一侧土壤中的有效氮含量显著减少,说明植物可以感受远距离低氮信号调控根系从高氮一侧吸收更多的氮以维持生长。总而言之,NRT2.4除了作为硝酸盐转运蛋白外,还可以响应氮信号在植物的生长发育,根系构型,氮素吸收同化,花青素累积以及非生物胁迫中起作用。
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