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MADS-box家族转录因子对植物生长和发育调控起着重要调控作用,但是其中大部分基因功能至今仍不清楚。ANR1是已被鉴定的可通过硝酸盐信号途径调控拟南芥侧根发育的关键功能基因。生物信息学的分析结果显示ANR1在水稻中有5个同源基因：OsMADS23,OsMADS25, OsMADS27, OsMADS57和OsMADS61,它们都属于拟南芥AGL17基因家族。本研究用荧光定量PCR检测了野生型材料日本晴中这5个基因对营养元素氮(N)、磷(P)、硫(S)和激素的响应方式。我们的研究结果显示这5个MADS-box家族基因对N、P、S的响应机制各不相同。本研究选择了其中3个受N03-诱导的基因(OsMADS25, OsMADS27和OsMADS57)进行克隆,利用分子生物学技术对它们调控根系生长的分子机制进行研究。取得的主要研究结果如下：1.本研究首先检测了野生型材料日本晴中,OsMADS25对N、P、S和激素的响应方式。OsMADS25基因表达受N03诱导,受NH4+抑制；受S饥饿诱导,重新供给S时表达量显著下降；受P饥饿抑制；受NAA诱导,不受6-BA影响。本研究还发现OsMADS25蛋白主要在细胞核中表达。在拟南芥中过量表达OsMADS25能显著促进拟南芥主根生长和增加侧根数量,在有N03-存在时,过量表达OsMADS25能显著增加拟南芥侧根密度和长度。除此之外,OsMADS25也能显著促进拟南芥地上部分的生长,这种促进作用在N03-出现时更加强烈。这些研究结果证明OsMADS25能调控拟南芥根系(主根长度、侧根数量、侧根密度和侧根长度)和地上部分的生长。在水稻中的研究结果显示,在N03-存在时,过量表达OsMADS25显著促进水稻主根和侧根生长,同时侧根数量和侧根密度显著增加,而OsMADS25 RNAi干扰株系则表现出了完全相反的表型,这个研究结果表明OsMADS25是通过参与N03-信号途径调控水稻根系生长的重要因子。供给10mM KNO3时,与野生型相比,OsMADS25过量表达株系初生根长度和地上部分长度显著增加,硝态氮含量显著升高,硝酸盐转运蛋白基因表达也显著升高,但OsMADS25 RNAi干扰株系地上部分和初生根长度显著降低,硝态氮含量显著降低,硝酸盐转运蛋白基因表达量显著下降。对生长4周的转基因材料进行测定,野生型和转基因材料中氮素和磷素总含量没有明显差异,但是OsMADS25 RNAi干扰株系中地上部分的N03-含量和S042-含量显著降低,根系的N03-含量、S042-含量以及P043-含量显著降低。本研究初步结果还显示OsMADS25参与调控拟南芥和水稻的抗盐胁迫过程。2.本研究检测了日本晴中OsMADS27对3种营养元素和激素的响应方式。研究结果发现OsMADS27基因表达受N03诱导,受NH4+抑制,不受谷氨酸盐的影响；受S饥饿诱导,重新供给S时表达量下降；受P饥饿抑制；受NAA诱导,不受6-BA影响。本研究发现OsMADS27蛋白主要定位在细胞核中。在拟南芥中,过量表达OsMADS27能显著促进拟南芥的主根生长和增加侧根数量,但是对侧根长度无显著影响。对4周大小的转基因水稻材料进行测定,发现野生型和转基因材料中氮素和磷素总含量没有显著差异,但是OsMADS27干扰株系根系中N03-含量、SO42-含量以及P043-含量与野生型相比显著降低。3.本研究同时也检测了日本晴中OsMADS57对N、P、S和激素的响应方式。研究发现OsMADS57基因表达受N03-诱导,受N饥饿抑制,不受其他氮源的影响；受S饥饿诱导,重新供给S时表达量下降；受NAA诱导,不受6-BA影响。本研究发现OsMADS57蛋白主要在细胞核中表达。对拟南芥野生型Col-0和OsMADS57过量表达株系进行不同浓度的N03-处理,研究发现只有在供给0.2mM KNO3时,OsMADS57过量表达能够显著促进主根生长和增加侧根数量,无KN03时侧根长度无显著差异,但是供给KN03时侧根长度显著增加。综上所述,本研究发现证明了OsMADS25是通过硝酸盐信号途径调控拟南芥和水稻根系和地上部分生长的重要因子。OsMADS27和OsMADS57也是通过硝酸盐途径影响拟南芥根系生长的重要功能基因。以上研究结果为研究水稻根系生长,提高水稻氮素利用效率提供了有力的理论依据,并为通过遗传学和生物学技术途径培育氮素高利用率的品种提供重要的基因资源。