本研究以水培小黑杨幼苗为试验对象,通过不同浓度硝态氮处理下小黑杨根长、株高的差异及根、茎和叶中硝态氮含量变化,结合根中氮同化相关基因的表达模式,确定转录组测序的取样时间点。采用Illumina高通量测序技术,测定小黑杨根系的转录组。利用不同的生物信息学方法进行分析,结果如下:(1)转录组测序结果显示,不同浓度的硝态氮会引起小黑杨转录水平发生变化,在0.3 mmol/L 硝态氮处理五个时期的小黑杨根部中共得到6740个差异表达基因,3 mmol/L硝态氮处理的小黑杨根部中共得到8185个差异表达基因。(2)对0.3 mM和3.0 mM硝态氮处理下的差异表达基因GO富集分析表明,光合、光系统、防御反应、激酶活性和泛素-蛋白连接酶活性等GO条目在不同时期的富集存在差异。(3)Pathway途径分析表明,0.3 mM硝态氮和3.0 mM硝态氮处理下,主要的碳水化合物代谢、脂质代谢、细胞壁合成等生物学途径相关基因的富集出现差异。(4)在0.3 mM硝态氮和3 mM硝态氮处理后,YABBY、HAP3、HSF、TCP和DOF等转录因子家族基因特异性出现在不同的处理时期中,而bZIP、HB、GRAS和C2H2家族基因在不同时期中的相对丰度存在较大差异。(5)采用WGCNA方法分析,在0.3 mM硝态氮和3 mM硝态氮处理不同时期下分别获得6和4个特征性模块,其中信号与RNA转录调控在大多数模块中占比较高;脂质代谢、主要的碳水化合物代谢和氮代谢等过程的富集在不同浓度硝态氮处理下存在差异。(6)利用WGCNA特征性模块中的基因和转录因子构建共表达基因网络,在高、低浓度硝态氮下分别获得7和38个关键的转录因子。这些结果为阐明小黑杨在高、低浓度硝态氮下产生的生长和生理变化差异的分子机制提供了重要的理论基础,为下一步验证相关基因在小黑杨根系响应硝态氮过程中的重要作用提供有力的依据。