氮素是植物所必需的大量矿质营养元素之一,在粮食生产中也依赖氮肥的大量施用。铵态氮不仅作为重要的氮源被植物吸收,同时也是体内氮代谢的关键中间产物。模式植物拟南芥中的研究发现,铵转运蛋白（AMT/MEP/Rh）介导了根系铵的吸收以及向地上部的运输过程,但在重要粮食作用玉米中还未有系统的研究。本研究旨在明确玉米铵转运蛋白基因ZmAMT1;1a是否介导玉米根系对铵的吸收,以及铵转运蛋白ZmAMT2;1基因是否参与铵向木质部的装载,并揭示它们的调控机制,期望阐明玉米根系铵吸收和木质部装载的分子机制。本研究主要结果可分为以下两部分:1.ZmAMT1;1a基因介导的玉米根系对铵的吸收本小组前期研究发现ZmAMT1;1a基因编码高亲和铵转运蛋白,其表达水平与根系的铵吸收能力存在显著相关。本研究中通过对超表达ZmAMT1;1a转基因玉米株系的研究发现,在低铵条件下（0.04 mM）,超表达ZmAMT1;1a转基因系15NH4+标记的瞬时铵吸收速率高于野生型,同时生物量和吸氮量较野生型均有所提高,说明ZmAMT1;1a基因的增强表达能够提高低铵条件下根系对铵的吸收能力。但是,在1 mM铵条件下,无论野生型还是转基因植株,ZmAMT1;1a蛋白在高铵条件下的表达水平均高于低铵条件,但根部的铵吸收能力却低于低铵条件,特别是在转基因植株中。因此,ZmAMT1;1a蛋白表达水平的提高并未转化成植株获取铵的能力,推测该蛋白铵吸收活性可能存在高铵条件下的翻译后抑制。以上结果表明,铵转运蛋白ZmAMT1;1a能够介导了玉米根系对铵的吸收,并受到翻译后水平的调控。2.ZmAMT2;1基因参与铵向木质部的装载通过对玉米铵转运蛋白ZmAMT2;1表达模式分析发现,该基因的表达受到缺氮和衰老的诱导。启动子组织学定位以及GFP融合蛋白的亚细胞定位结果显示,该蛋白定位在玉米根部的维管系统细胞质膜上。硝酸盐培养的玉米转入铵盐培养后,玉米野生型W22植株木质部汁液的铵浓度显著增加,但是ZmAMT2;1基因Mu转座子插入突变体植株的铵浓度没有明显升高;向缺氮的玉米植株恢复供应15N标记的铵态氮,Mu突变体的地上部的15N累积要显著低于野生型。这些结果表明ZmAMT2;1基因可能介导了玉米根中铵向木质部装载的过程,从而保证铵向地上部的有效运输。此外,通过在酵母突变体中异源表达ZmAMT2;1及相关突变蛋白,发现C-末端非保守区磷酸化位点（T454和T480）的磷酸化修饰可以激活蛋白的铵转运活性。以上结果表明,ZmAMT2;1基因可能参与了铵向木质部装载的过程,并在蛋白水平上存在磷酸化激活机制。