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苎麻蛋白含量高,营养结构合理,可作为蛋白饲料来源。其生物产量高、生长速度快,但需氮量大、氮利用率低,造成资源浪费,引起了严重的环境污染问题。面临南方畜牧业发展和生态环境的双重挑战,如何提高苎麻氮利用率,降低氮肥施用量,是亟需解决的问题。为此,本研究以“中苎1号”为研究材料,通过水培试验,研究苎麻在不同氮浓度下的氮利用特点,分析苎麻BnDof基因在不同氮浓度下的表达情况,筛选参与苎麻氮代谢的BnDof基因。从苎麻中克隆BnGS1和BnDof14基因,构建它们的过表达载体,在烟草中超表达验证基因对氮利用的影响。本研究结果可为理解苎麻氮利用特性,培育氮高效苎麻品种提供依据。主要研究结果如下:(1)通过水培试验,分析“中苎1号”在不同氮浓度N0(0 mM)、N4(4 mM)、N8(8 mM)和N12(12 mM)处理下的农艺性状及氮含量。从株高增长量看,从大到小排列为N8、N12、N4、N0。这说明“中苎1号”在N8条件下生长速度最快,N0条件下生长速度最慢。从苎麻鲜重和干重指标观察,N4条件下的最大,N8条件下的次之,N0条件下的最小。苎麻叶的氮含量在N12条件下最大,N8条件下次之,N4与N8相似,N0条件下最小,且N12条件下的与N8、N4和N0条件下的达到显著差异。综合生长速度、植株鲜重、植株干重和氮含量,发现“中苎1号”在N8条件下生长最优。因此,8 mM氮浓度可能是苎麻水培条件下生长发育最适浓度。(2)通过生物信息学方法在苎麻基因组与转录组数据中筛选到19个BnDof基因。分析玉米、拟南芥、苜蓿、水稻和苎麻的Dof基因的进化关系,发现BnDof与苜蓿的MtDof的亲缘关系更近。分析BnDof基因在苎麻不同组织中的表达模式,结果显示BnDof08和BnDof12在花中的表达量更高,BnDof02、BnDof17和BnDof18在叶中的表达量更高,BnDof07、BnDof10和BnDof19在茎中有较高的表达量。因此,BnDof基因的表达具有空间特异性。不同氮浓度处理下,分析BnDof基因在苎麻根、茎和叶中的表达水平,发现BnDof01、BnDof06、BnDof09、BnDof14、BnDof15、BnDof18和BnDof19的表达与氮浓度具有相关性,可能参与苎麻氮代谢。进一步分析这7个BnDof基因与其他物种中氮代谢相关Dof基因的亲缘关系,发现BnDof01、BnDof07、BnDof14和BnDof18值得重点关注。(3)使用基因工程方法,成功构建BnDof14和BnGS1基因的超表达载体。通过遗传转化实验,经qRT-PCR、GUS染色等多重验证,成功获得BnGS1的烟草超表达植株。分析转基因烟草叶片的氮含量和粗蛋白含量,结果表明BnGS1超表达植株的氮含量和粗蛋白含量分别为4.88%和30.52%,显著高于野生型的2.29%和14.32%。因而推测BnGS1基因可提高苎麻氮利用能力,可能是提高苎麻氮利用率的优质候选基因。