大豆是我国重要粮油作物,同时是典型共生固氮作物。磷元素是植物细胞的重要组成元素,由于华南地区酸性土壤固有的理化特性,导致土壤中的有效磷严重缺乏。有效磷含量低,直接影响了大豆植株的生长,同时限制了大豆根瘤的生长发育及共生固氮。研究表明根瘤在低磷胁迫中能够维持相对较高的磷浓度,同时进化了出一系列适应低磷胁迫的生理及分子机制。但是,目前关于调控大豆根瘤适应低磷胁迫的转录因子的研究鲜有报道。本研究在大豆全基因组水平分析了Gm NF-Y家族成员组成和表达模式,结合酵母双杂的实验结果,选取与大豆根瘤重要调控因子Gm SPX5互作的Gm NF-YC4研究对象,通过大豆原位注射的转基因方法,研究了超量Gm NF-YC4表达对根瘤生长的影响,初步解析其调控根瘤适应低磷胁迫的分子机制,主要的研究结果如下:1.在大豆基因组中共发现67个Gm NF-Y家族成员,包括20个NF-YA、32个NF-YB和15个NF-YC成员。进一步通过RNA-seq转录组测序技术对大豆根瘤的响应低磷胁迫的基因进行了分析,发现其中仅有Gm NF-YA1/2/7/8/11/13/16/19以及Gm NF-YB1/5/9/20等12个成员的表达量对低磷胁迫有响应。2.亚细胞定位结果表明,Gm NF-YC4:GFP的绿色荧光主要存在于细胞核、细胞质和细胞质膜,这暗示了Gm NF-YC4定位于细胞核、细胞质和细胞质膜。双分子荧光互补（Bi FC）实验结果表明,当将Gm NF-YC4-YFPn和Gm SPX5-YFPc共转入烟草叶片瞬时表达时,在烟草叶片细胞的细胞膜和细胞质内可以观察到黄色荧光,这验证了Gm NF-YC4与Gm SPX5的互作关系。3.运用下胚轴注射方法取得超量表达Gm NF-YC4的转基因复合植株。进一步的研究结果表明:正常磷条件下,超量表达Gm NF-YC4显著提高大豆根瘤数、根瘤鲜重以及固氮酶活性,进而增加了复合植株干重及全氮含量。低磷条件下,超量表达Gm NF-YC4显著提高根瘤数和固氮酶活性。同时,显著降低了根瘤鲜重、植株干重和氮磷含量。4.实时荧光定量分析结果表明,超量表达Gm NF-YC4显著上调大豆根瘤中天冬酰胺合成酶相关基因Gm ASL2/3/4/5以及类菌体分化相关基因Gm Rbohb1/2/3/4的表达。进一步通过酵母单杂实验,验证了Gm NF-YC4具有结合在Gm ASL6启动子上CCAAT位点的活性,暗示了Gm NF-YC4可能是通过调控根瘤天冬酰胺的合成过程和根瘤类菌体分化过程来影响根瘤的生长和发育。综上所述,本研究首先在大豆全基因组水平明确了Gm NF-Y家族成员的组成。结合soybase的数据库、RNA-seq转录组数据和定量PCR等分析技术,研究了Gm NF-Y成员的表达模式及其对低磷胁迫的响应。在此基础上,以与Gm SPX5存在互作的Gm NF-YC4为研究对象,通过大豆原位注射转基因技术,初步明确了Gm NF-YC4可能调控Gm ASLs的表达来影响大豆根瘤天冬酰胺代谢过程,从而影响大豆根瘤的生长发育的生物学功能。本研究为进一步研究大豆根瘤适应低磷胁迫的机制奠定了基础,也为育成氮磷协同高效的大豆优良品种提供了候选基因和材料。