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玉米是我国第一大作物,也是氮肥使用量最高的作物。因此,提高玉米的氮素吸收效率具有重要的生产意义。CLC氯离子通道家族基因具有运输硝酸盐的功能,可有效提高氮素吸收效率。目前,CLC氯离子通道家族基因在拟南芥和水稻中研究较多,玉米中该家族基因的研究较少。本研究系统分析了玉米中CLC氯离子通道家族基因,探索该家族基因对氮素吸收响应的规律,并针对其家族中一个ZmCLCa基因进行功能的验证。主要研究方法和结论:1.综合分析玉米中NO3~-、Cl~-的变化与CLC家族基因表达量的变化,明确了在KNO3、NaCl、PEG处理下CLC家族基因表达量变化的规律,并根据以上的实验初步判定BT066984.1、GQ412103.1、NM001176231.1和NM001136935.2四个基因对玉米运输硝酸盐起到了重要作用。2.克隆得到了玉米ZmCLCa基因的编码区全长序列。ZmCLCa编码区含有2379个碱基,含有三个外显子,启动子位于编码区ATG上游148bp处。3.利用生物信息学方法对ZmCLCa进行分析,明确其蛋白的分子量、等电点、蛋白的不稳定系数、脂肪系数,对其蛋白亲水性、跨膜结构、功能结构域进行了分析,推测其为跨膜的通道蛋白。4.通过亚细胞定位实验,确定ZmCLCa在细胞膜上表达。5.通过对ZmCLCa转基因拟南芥的表型和体内硝酸根的检测,初步验证ZmCLCa基因能够使植物积累较多的硝酸盐,有助于植物适应低氮环境。以上结论表明,玉米CLC家族基因表达量随着外界硝酸盐含量变化而变化,尤其BT066984.1、GQ412103.1、NM001176231.1和NM001136935.2这四基因对硝酸盐的响应明显,可能具有运输硝酸盐的作用。该家族基因ZmCLCa能够在细胞膜上发挥作用,使植物体内积累较高浓度的硝酸盐,为植物生长发育提供了大量的氮素,为培育氮高效利用玉米品种,提高玉米产量提供了优异的基因资源。