氮利用效率候选基因RTCN在玉米苗期根系发育中的作用机理研究

Nitrogen(N) is one of the three major nutrition elements,which play a big role for plant growth, development and grain yield. Plant root is the important organ for Nitrogen absorption. Recently,more than ten candidates genes were discorvered connection of plant nitrogen use and roots development. And theses genes can regulate the nitrogen absorption and use through the changes of enviroment N concentration, which was a very important adaptation strategy. On the basis of before research, a new maize root mutation(RTCN) and its wild type were used as the materials for roots penotype decection, N-related physiological index, hormone content, disparity of triscriptome and transgenic conduction to inprove N absorption and use, which can reveal the fuction of mutate gene and establish the rational and material base for N high efficiency genotype cultivation.

氮是植物的三大营养元素之一，对植物的生长、发育及产量的获得都具有非常重要的作用。植物根系是吸收氮素的重要器官，与植物氮素利用关系密切。近年来，研究发现数十个与植物氮素利用和控制根系发育有关的基因，这些基因能通过氮素水平的变化来调控植物根系的生长、发育，进而调控根系对氮素的吸收利用，是植物应对氮素环境变化的一个重要的适应性策略。本研究在课题组前期研究的基础上，利用新的根系表型突变体（rtcn）和正常表型玉米（wt）为材料，在不同供氮水平下对玉米幼苗的根系相关表型、氮素生理指标、内源激素、基因转录组差异及转基因植株提高氮素利用等方面进行研究，以期揭示突变基因的功能，为后期培育氮高效基因型玉米奠定理论基础和材料基础。

氮是植物的三大营养元素之一，对植物的生长、发育及产量的获得都具有非常重要的作用。根系是植物吸收氮素的主要器官，与植物氮素利用关系密切。近年来，数十个与植物氮素利用和控制根系发育有关的基因被相继发现，这些基因能通过氮素水平的变化来调控植物根系的生长、发育，进而调控根系对氮素的吸收利用，是植物应对氮素环境变化的一个重要的适应性策略。本研究利用根系表型突变体（rtcs）和正常表型玉米（wt）为材料，在不同供氮水平下对玉米幼苗根系表型、氮素生理指标、内源激素、转录组水平差异及转基因植株在提高氮素利用等方面进行研究。通过项目的实施，课题前期完成包括rtcs突变型与野生型幼苗根系的表型差异，氮利用效率（NUE）相关生理生化指标、根系内源激素含量差异和低氮胁迫下氮吸收利用相关酶基因定量分析，从表型特征和生理生化水平分析可突变基因导致的根系变化和生理学差异等内容，进而为开展基因表达调控分析奠定基础。课题组进而利用玉米rtcs突变体与野生型幼苗植株根系在不同供氮水平下进行转录组测序，获得了多个与根系发育和低氮胁迫响应有关的重要基因，通过对这些候选基因在不同发育阶段rtcs突变体与野生型幼苗根系中的表达模式，以及低氮胁迫下突变体与野生型根系中的表达模式，初步揭示了玉米根系依赖RTCS基因在根系发育基因表达调控网络，以及这些基因在玉米根系低氮胁迫响应过程中的生物学功能。此外，利用转基因方法对RTCS突变基因（RTCN）以及重要候选基因在进行低氮环境下功能进行验证，为后期培育氮高效基因型玉米奠定理论基础和材料基础。