水稻是世界上最重要的粮食作物之一,提高水稻产量对保障我国粮食安全具有十分重要的意义。氮素是植物生长发育最重要的营养元素,适量地施用氮肥能提高水稻的产量。过量的施用氮肥不仅增加了生产成本,还造成了环境污染等一系列问题。因此,研究如何提高作物的氮素利用效率对保障我国粮食安全及农业可持续发展具有重要意义。本研究在蜀恢527的EMS诱变突变体库筛选到了一个氮素利用相关突变体,主要表现为株高降低,千粒重降低,分蘖期叶片黄化,类似水稻缺氮表型。通过全基因组重测序的方法克隆了一个P4-ATPase类基因Os DNU1,并采用基因功能互补、基因敲除和全生育期氮含量测定,初步验证该基因的生物学功能。主要研究结果如下:1.利用重测序结合共分离分析克隆了控制黄化突变体dnu1性状的候选基因,编码了一个P4-ATPase,突变体dnu1在第一外显子的第607个碱基发生了单碱基突变G/A,导致了甘氨酸替换为天冬氨酸,命名为Os DNU1。2.用水稻ACTIN启动子连接野生型的Os DNU1的CDS互补突变体表明,叶片黄化得到了恢复;进一步在Kasalath背景下利用Crisper/Cas9技术敲除基因Os DNU1,敲除突变体也出现了叶片黄化,千粒重降低,株高降低等表型,证明了基因Os DNU1就是突变体dnu1的目的基因。3.基因Os DNU1的表达谱显示,该基因为组成型表达,在苗期的根、不同时期的叶片以及茎秆中表达较高;GUS染色结果显示,该基因在根中柱细胞、叶片、茎秆中高表达。4.氮肥处理结果显示,在无氮条件下,突变体的叶片黄化表型更严重;而在高氮条件下,突变体的叶片黄化表型得到了部分恢复,说明突变体的表型确实是体内氮素利用缺陷导致的。5.利用水培的处理材料对氮素途径的相关基因的表达量进行检测表明,在正常条件下,dnu1中氮素利用途径基因的表达量明显高于R527,而在低氮胁迫下,R527可以迅速响应缺氮信号,各基因表达量均明显上调,dnu1则未出现明显的上调规律,表明突变体dnu1由于植株体内氮利用缺陷,一直响应缺氮信号,使自身氮素途径基因表达量较高,且对外源的低氮胁迫不敏感。