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氮是植物生长发育所必需的大量营养元素。供氮不足会影响植物体内的碳氮代谢活动,使碳氮养分比例失调。作物中海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)基因的第一亚家族成员参与植物生长发育且受干旱、盐害和低氮高糖等非生物胁迫的影响,但是第二亚家族成员的功能尚不清楚。油菜是我国主要的油料作物,需氮较多。本论文以超表达甘蓝型油菜TPS第二亚家族基因Bna C2.TPS8的拟南芥和油菜以及油菜Bna C2.TPS8 CRISPR材料为研究对象,采用营养液培养和琼脂培养等考察不同氮处理上述株系根和地上部生长,叶片花青素、叶绿素、蔗糖和淀粉等代谢物的浓度,总碳、总氮的含量以及碳氮比,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)等的活性,花青素合成、糖代谢以及氮吸收转运同化相关基因的表达水平的差异,探讨Bna C2.TPS8在响应缺氮胁迫中的生理功能和分子机制,研究结果为解析油菜碳氮代谢平衡相关的分子生理机制提供理论基础。研究的主要结果如下:(1)与野生型相比,拟南芥Bna C2.TPS8超表达株系对缺氮和外源糖更敏感营养液培养正常氮(30 mMN)和低氮(0.3 mMN)处理拟南芥野生型Col-0和Bna C2.TPS8超表达株系OE-2和OE-7植株生长和地上部生理生化指标均具有显著的差异。其中,正常氮处理,与野生型相比,Bna C2.TPS8超表达株系OE-2和OE-7叶色较深,叶片数减少,地上部和根鲜重无明显差异;低氮处理,与野生型比较,拟南芥超表达Bna C2.TPS8株系叶片数目减少,生物量降低,下部叶叶绿素浓度下降,Fv/Fm显著降低,花青素和丙二醛浓度显著增加;下部叶叶片紫色更深,蔗糖和淀粉浓度显著升高,总氮浓度显著降低,总碳浓度显著提高,碳/氮比显著增加,表现出对缺氮更加敏感。原因可能为超表达材料体内长期处于一种低氮高糖的环境,碳氮代谢不平衡,体内能量代谢受抑制,影响生长。当外源添加1%葡萄糖(Glc),与野生型相比,拟南芥Bna C2.TPS8超表达株系种子的萌发速率和子叶变绿率显著降低。长期低氮高糖处理,无论是长日照还是短日照下,与野生型相比,超表达株系的叶片花青素积累更多;长日照下,超表达株系的Fv/Fm显著降低。(2)与野生型相比,甘蓝型油菜Bna C2.TPS8超表达株系对缺氮更敏感正常氮处理,与野生型(中双11号,ZS11)相比,甘蓝型油菜Bna C2.TPS8超表达株系的生物量显著增加,第一和第二片真叶(L1和L2)的叶绿素浓度分别显著降低和提高;第一片真叶中的磷酸烯醇式丙酮酸转运蛋白基因(Bn PPT,phosphoenolpyruvate translocator)和葡萄糖-6-磷酸转运蛋白1基因(Bna C3.GLT1,Glucose-6-phosphate translocator 1)显著上调表达,谷氨酰胺合成酶基因(Bna C.GLN1.1a,Glutamine synthetase 1)和持绿蛋白基因(Bna A03.SGR,Stay green)显著下调表达,捕光色素复合物II基因(Bn LHCII/Cab,light harvesting complex II)显著上调表达。无氮处理,与野生型相比,超表达株系的L1和L2显著变紫,花青素、叶绿素和丙二醛浓度均显著提高,并且L2的蔗糖、淀粉浓度显著提高;叶片中与花青素合成相关基因的相对表达量显著上调,蔗糖合成酶1基因(Bn Susy1,sucrose synthase1)显著下调,蔗糖转化酶基因(Bna-N-INVB,Sucrose invertase)和蔗糖转运蛋白2基因(Bn SUC2,sucrose transporter 2)显著上调,根中硝酸盐转运蛋白1.7基因(Bna Cn.NRT1.7,Nitrate transporter 1.7)显著上调。甘蓝型油菜Bna C2.TPS8 CRISPR株系与超表达株系具有相反的表型:与野生型相比,正常氮处理CRISPR株系的生物量显著降低;无氮处理,CRISPR株系的叶片黄化减弱,L1和L2的花青素浓度和丙二醛浓度显著降低,叶绿素浓度是显著增高。这些表明:甘蓝型油菜Bna C2.TPS8超表达株系对缺氮更敏感,CRISPR突变体株系对缺氮不敏感。