摘要
氮素（N）是植物三大重要营养元素之一，也是重要的生长限制因子，在农业生产中适量増施氮肥能够提高玉米的光合效率，从而提高产量。然而玉米的氮肥利用率较低，仅有30%左右，所以培育氮高效品种是提高氮素利用效率的关键。本研究将前期筛选出优质转化体进行大田两年田间试验（吉林公主岭），并设置3个氮肥梯度（不施氮、施70%氮、正常施氮）。通过对分子证据、农艺性状、产量、含氮量的分析进一步鉴定ZmNRT1.1B基因的功能。此外通过对过表达材料及其分离对照苗期的根和叶片提取RNA并进行差异转录组分析，初步解析ZmNRT1.1B基因可能的遗传机理。之后为探究ZmNRT1.1B基因在自然群体中变异情况，对60份具有广泛代表性的玉米自交系进行多态性分析。旨在为培育氮高效品种、开发新的分子标记提供理论基础。主要研究结果如下： 1.通过两年一点田间试验，对各转化事件的农艺性状、全氮含量和产量进行分析。与对照相比各转化事件在低氮和中氮条件下通过提高玉米果穗的穗重、穗长、穗行数和百粒重，进而提高作物产量。 2.对过表达材料及其分离对照四叶一心期的叶片和根系进行差异转录组分析，共获得78.45GbClean reads，每个库中的Clean reads均达到6.20Gb，Q30在92.29%及以上，且G C含量在53%左右。约有87.26%-91.57%拼接的序列可以成功比对到B73v4基因组序列。利用7大数据库进行基因功能的注释，叶片共发掘新基因4396个，其中3305个得到功能注释，根系共发掘新基因5925个，其中4620个得到功能注释。 3.本研究通过数据库发掘和编码区测序等方法对507份关联分析遗传群体和60份玉米自交系的ZmNRT1.1B基因编码区进行多态性分析，研究结果表明：ZmNRT1.1B基因大部分突变发生在5’-UTR区域和内含子区域，编码区高度保守。在1788bp的编码序列中，仅仅发现了有29个SNP位点和1个InDel位点；29个SNP位点中包含23个同义突变和6个非同义突变。根据编码区序列变异情况可将60份玉米自交系材料划分为20个单倍型，根据29个SNP位点中的6个非同义突变和1个InDel位点，又将编码区的核苷酸序列翻译成氨基酸序列划分成8个单倍型。同源建模结果表明，在氨基酸序列Asp286Ala的突变和292处的Ala的插入，均导致蛋白质折叠发生改变，进而改变了蛋白质的结构。
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