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氮素是植物生长发育所必需的重要的大量元素,它是构成核酸、氨基酸、蛋白质和磷脂等生物大分子的主要成分。对于高等植物特别是陆生植物来说,硝酸盐是主要的氮源,它不仅作为营养物质,同时还作为信号分子调节植物的生长和发育。随着社会经济和农业生产的快速发展,化肥尤其是氮肥成为不可或缺的农业生产资源,然而过量施肥不仅增加了农业的生产成本和资源的浪费,同时也造成了土壤环境恶化和水体污染,影响农业可持续发展和农产品质量安全。因此,为了减少氮肥的施用,提高氮素的利用效率,研究和了解植物对氮素的吸收、转运、同化、贮藏以及重新分配的机制具有非常重要的意义。根系对土壤中硝酸盐的吸收以及硝酸盐在植株体内的转运是由细胞质膜上的硝酸盐转运蛋白所介导的。在高等植物中,NRT1/PTR,NRT2,CLC和SLAC1/SLAH参与到硝酸盐的吸收转运贮藏以及重新分配。植株根系吸收的硝酸盐大部分需要经过还原才能被利用,小部分储存在液泡中作为离子平衡和渗透调节物质。植物中硝酸盐的吸收、分配和同化的机制已经被深入研究和证明,然而,到目前为止对于其调控机制的研究的还是比较少的。本研究中发现色泽由MdMYB10转录因子控制的红肉苹果,具有较高的硝酸盐的利用率。首先,红肉苹果和红肉杂交群体分离后代中的红肉群体能够提高硝酸盐的利用率,同时在低浓度的硝酸盐(0.5mM)处理条件下,MdMYB10的转基因苹果愈伤组织和红肉苹果实生苗也能够提高硝酸盐的利用率。其次,通过对红肉杂交群体幼苗进行的RNA-seq分析发现,在红叶幼苗中MdNRT2s和MdNIAs家族的基因因受到诱导而表达水平上调。体外和体内实验表明MdMYB10转录因子能够直接结合到编码高亲和力的硝酸盐转运蛋白MdNRT2.4-1基因的启动子上,并转录激活其表达。同时在低浓度的硝酸盐(0.5mM)处理条件下,MdMYB10转录因子部分通过MdNRT2.4-1提高硝酸盐的利用率。同时,研究表明,在低浓度的硝酸盐(0.5mM)处理条件下,MdMYB10转录因子能够通过MdNRT2.4-1控制硝酸盐从老叶到新叶的再分配,进而提高硝酸盐的利用率。最后,我们的研究结果表明,在苹果以及其他植物中MYB转录因子能够调控植物硝酸盐吸收和分配从而使植物适应不同的氮环境。