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非生物胁迫影响植物的形态表型、生理生化和基因表达,根系是植物汲取营养的主要器官,植物可以通过调节根系营养吸收以适应环境。氮素是“生命元素”,氮素吸收利用是植物体重要的生命活动之一,对植物的逆境适应性和衰老进程有重要影响。国槐（Sophora japonica L.）树形优美、抗性强,是我国北方城乡绿化的重要树种;树龄可达千年以上,在我国古树资源中占据重大比例。国槐是少数不能形成根瘤的豆科树种之一,国槐古树在遭受各种极端环境胁迫后仍能存活至今,其中氮素吸收代谢调控可能发挥着重要的作用。然而由于缺乏可用的遗传基因数据,国槐氮素吸收利用对非生物胁迫的分子响应及机制研究十分匮乏。此外,国槐古树根系氮素吸收代谢能力随着树龄的增长如何变化尚不清楚。本研究以国槐为对象,利用转录组测序技术分析非生物胁迫下国槐幼苗的基因转录通路的瞬时应激响应,同时采用生物信息学分析方法筛选国槐氮素吸收代谢相关基因;采用生理生化和实时荧光定量PCR技术,研究水培条件下非生物胁迫对国槐幼苗氮素吸收代谢的影响;采集野外不同树龄（200年、1000年、2000年）的健康国槐古树细根,研究国槐氮素吸收代谢随古树树龄增大的变化规律,探索古树氮素吸收的影响因素。研究成果揭示了国槐氮素吸收代谢对非生物胁迫的分子响应机制及其与古树衰老的关系。主要研究结果与结论如下:1.对不同氮素浓度下（正常氮水平,氮饥饿）生长的国槐幼苗施加短期干旱胁迫处理,探究基因通路应激响应并筛选氮素吸收代谢关键基因。根系转录组测序生成了2.57～3.46×10~7条clean reads,de novo组装后共得到了46852个unigenes,平均长度1310.49 bp。KEGG富集分析表明,所有胁迫处理均会导致“苯丙烷生物合成”与“氨基酸生物合成”通路基因显著上调表达;干旱胁迫导致“氮代谢”通路基因显著上调表达;氮饥饿导致“光合作用”通路基因显著下调表达。干旱胁迫下,与正常氮水平相比,氮饥饿导致“碳代谢”、“核糖体”、“精氨酸生物合成”、“氧化磷酸化”和“氨酰基-t RNA生物合成”通路基因下调表达。通过生物信息学分析,共筛选得到25个国槐氮素吸收代谢相关基因。2.对国槐幼苗施加干旱、盐、低氮三种胁迫处理,研究非生物胁迫对国槐氮素吸收代谢生理生化特征与相关基因表达量的影响。干旱胁迫抑制国槐幼苗地上部生长但促进根系生长;根叶NH4+/NO3-均增加;根叶谷氨酸合成酶（GOGAT）活性显著增加,NH4+同化增强;根系AMT1.1、AMT2.1a和AMT2.1b（铵转运基因）表达上调。盐胁迫抑制国槐幼苗整株生长;叶片NH4+/NO3-降低,根系NH4+/NO3-升高;根系硝酸还原酶（NR）活性升高,NO3-同化加快;根叶中的谷氨酰胺合成酶（GS）活性降低,NH4+同化受阻;根系大多数硝酸根转运基因（NRTs）表达上调。低氮抑制国槐幼苗整株生长;根叶NH4+/NO3-均增加;根系GS活性和叶片GOGAT活性降低,根叶NH4+同化受阻;根系中NRT2s、AMTs的表达被强烈激活。以上结果表明,非生物胁迫通过调控氮素吸收过程影响国槐的生长;干旱和盐胁迫下,国槐根系氮素吸收代谢的响应机制不同。干旱胁迫通过上调AMTs的表达增强NH4+吸收,并通过增加GOGAT活性加快NH4+同化进程,从而促进幼苗根系生长;盐胁迫下虽然大多数NRTs表达上调促进NO3-吸收且NO3-同化加快,但GS活性降低抑制NH4+同化过程,因此幼苗根系生长受限。3.对不同氮源下（NH4+-N,NO3--N）生长的国槐幼苗施以盐胁迫处理,研究国槐幼苗氮素相关生理生化指标与基因表达差异。无盐胁迫条件下,NH4+喂养较NO3-喂养的国槐根系生长更旺盛,地上部生长无显著差异。盐胁迫抑制NH4+喂养国槐根系的生长,抑制NO3-喂养国槐地上部分的生长,但植株总氮积累量均受盐胁迫抑制。具体而言,盐胁迫下,NH4+喂养幼苗的净光合速率、根系NH4+含量和抗氧化酶活性升高,根叶NR活性升高、GS活性下降;NO3-喂养幼苗的叶片净光合速率和抗氧化酶活性受到抑制,叶片NO3-含量升高、GS活性下降,根系GOGAT活性升高。盐胁迫下,NH4+喂养幼苗叶片AMT1.1和AMT2.1a表达上调,根系AMT1.2和AMT2.1a表达下调;NO3-喂养幼苗叶片NRT1s的表达量升高,根系大部分NRTs均表达上调。以上结果表明,无胁迫条件下国槐偏好NH4+-N;盐胁迫下,供给NH4+营养的国槐幼苗根系由于AMTs表达下调导致NH4+吸收减少,GS活性降低导致NH4+同化受阻,进而根系生长受限;盐胁迫下,供给NO3-营养的幼苗虽然叶片中NRTs表达上调,但由于光合速率降低、NH4+同化过程减缓,导致地上部分生长受限。4.采集不同树龄（200年、1000年、2000年）健康国槐古树细根,研究国槐根系氮素吸收代谢随树龄增长的变化规律。氮代谢酶活性和基因表达结果显示,1000年和2000年国槐细根氮代谢关键酶活性均显著高于200年古树,细根氮素吸收代谢关键基因及抗逆基因的表达量随着树龄的增长逐渐增强,表明2000年健康国槐古树仍具有较高的氮素代谢水平和较强的氮素吸收能力。相关性分析表明,氮素吸收代谢关键基因的表达与土壤NO3-含量正相关,当国槐古树树龄增大时,土壤NO3-可能驱动着树体氮素吸收及抗逆基因的表达。综上所述,非生物胁迫下,国槐幼苗通过改变氮素吸收代谢相关基因的表达,调控氮素吸收、氮素转运、氮素代谢和氮素积累过程,调节植株地上部分和根系生长,进而提高自身抗性以适应外界环境变化。随着树龄的增长,健康国槐古树氮素吸收代谢关键基因的表达量逐渐增强,2000年古树细根仍具有较强的氮素吸收代谢能力。本研究明晰了国槐氮素吸收代谢对非生物胁迫的分子响应机制及其与古树衰老的关系,研究结果可为深入研究古树抗衰老机理和科学指导古树保护提供理论支持,具有重要的理论和实践意义。