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氮素是植物生长发育所必需的大量元素,参与了蛋白质、核酸、叶绿体及各类含氮物质的合成。氮肥的广泛使用促进了全球农业生产的提高,但是施用的氮素无法被植物完全吸收,大量流入环境中,造成了严重的资源浪费和环境污染,这一问题已十分突出,亟待解决。因而加强对氮素的研究,培育高氮效作物新品种,提高作物对氮肥的吸收利用效率,对于减少环境污染、实现农业的可持续发展意义重大。大多数植物吸收氮素以土壤中的硝态氮为主,植物体通过高/低亲和转运系统从土壤中吸收N03-,并将其运输到根或叶,在硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶的作用下同化为谷氨酸,参与蛋白质等的合成。N03-不仅是一种营养成分,也是一种信号分子,植物体可通过感知外界N03-信号并作出响应,进而调控根系发育等各类生命活动以适应复杂多变的环境。硝态氮调控基因在响应过程中起重要作用,理清硝态氮的调控网络是解决上述问题的基础与关键。近年来,数个硝态氮调控基因被鉴定出来,如CHL1、NLP7、CIPK8/23、LBD37/38/39等。Crawford实验室通过多年努力,发现了一个N03-顺式元件,并与一个单一的增强子片段和YFP相连接,开发合成了一个响应N03-的启动子(NRP),利用其设计了一套硝态氮调控突变体筛选系统。通过该系统已筛选出两个拟南芥突变体,并将相关基因成功地克隆出来,经鉴定这两个基因都参与了硝态氮的调控。本实验利用上述突变体筛选系统筛选出一个突变基因,并鉴定其为一个新的硝态氮调控基因：(1)对转入N03-响应启动子的株系(SS204-9)种子进行EMS诱变,并在琥珀酸铵(NH4-Su)条件下培养M2代,筛选出两个发强烈荧光的突变株(C9、E7)。(2)通过图位克隆将C9、E7突变位点定位于4号染色前端,结合全基因组测序技术,确定二者突变基因都为AtBNRG1。(3)将C9、E7进行杂交,后代在NH4-Su培养条件下(无N03-)同样发亮荧光,进一步证明二者为等位基因突变体。(4)测定C9、E7体内硝态氮含量,均高于野生型,表明AtBNRGl调控了硝态氮的体内积累。(5)测定无氮培养基上生长的幼苗体内N03-响应基因的表达量,发现C9、E7突变体中NIA1、NIR的表达量均高于野生型,表明AtBNRG1是硝态氮调控基因。(6)将C9、E7在不同氮源(KNO3、NH4NO3、NH4-Su)条件下培养,发现各条件下荧光都较强,且都强于SS204-9,推测AtBNRG1可能为一个N03-响应基因抑制子。(7)将C9、E7原始突变体在不同氮源(KNO3、NH4NO3、NH4-Su)条件下培养,检测发现与野生型相比,突变体主根较短,侧根密度较大,推测AtBNRG1可能参与了根系生长发育的调控。