氮素是供植物生长的必要营养元素,也是农业生产中提升作物产量的限制因素。近年来,氮肥的过度使用引发环境污染问题。进一步剖析作物的低氮耐性机理对于减轻作物对氮肥的依赖,促进农业的快速发展意义重大。前期通过野生大麦中鉴定到的低氮耐受品种XZ149的转录组分析,鉴定到一个归属于bHLH家族的耐低氮候选基因。本研究首先在全基因组水平上,筛选鉴定大麦bHLH家族成员,并分析了该家族成员的特性及进化关系。因与水稻基因Os01g72730(OsbHLH056)同源性最高,该候选基因被命名为HvbHLH56。随后,在西藏野生大麦XZ149中克隆了该基因,并通过其亚细胞定位以及低氮胁迫下在拟南芥中的过表达解析其对低氮的响应机理。本研究的主要结果如下:1、运用生物信息学方法,对大麦bHLH家族成员进行筛选,共鉴定到132个HvbHLH转录因子成员。其中126个不均匀地分布在大麦的7条染色体上,有6个未定位于任何染色体上。理化性质分析显示大麦bHLH编码的蛋白由86-767个氨基酸残基构成,分子量最大达到83538.67 Da,最小值为12014.64 Da,等电点pI的范围为4.63-11.9。多序列比对、基因结构、基序、系统进化树分析结果显示大麦bHLH家族分为24个亚家族,每个亚家族间的基因结构和基序都有所差异,同一亚家族中外显子/内含子数和基序结构基本一致。GO富集分析表明大麦bHLH基因在分子生物学功能有显著富集,具有DNA结合、蛋白二聚活性和蛋白结合功能。2、在西藏野生大麦低氮耐受基因型XZ149中成功克隆到HvbHLH56基因。并构建了HvbHLH56:GFP过表达载体。其在烟草中的瞬时表达显示蛋白在细胞核和细胞膜表达。3、使用农杆菌介导方法获得过表达HvbHLH56拟南芥,并加代繁殖获得纯合的过表达HvbHLH56拟南芥。在低氮胁迫下,转基因拟南芥的地上部鲜重和侧根数的降幅显著低于野生型;同时转基因拟南芥的根长增加或者变化不显著,野生型根长明显降低;表明HvbHLH56在拟南芥中的过表达显著缓解了低氮对其生长的抑制作用。此外,低氮条件下,转基因拟南芥的硝态氮含量、可溶性蛋白含量的降幅显著低于野生型,而硝酸还原酶、谷氨酰胺合酶和谷氨酸合酶的活性增幅高于野生型。这些结果表明,HvbHLH56在拟南芥中的过表达可增强其在氮素不足的情况下的氮素吸收同化能力,这可能是基因HvbHLH56增强转基因植株的低氮耐受性的一个重要原因。