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氮元素是动植物的生命元素,更是植物生长发育中的必需元素。合理使用工业氮肥能够使农作物提升产量和品质,但所施氮肥不能完全被植物吸收,施用过多会造成水土富营养化;滥用化肥更会造成土壤板结和贫瘠化,导致农作物产量降低,造成经济损失和环境污染。生物固氮不仅能满足植物对氮素的需求,又不会对环境造成污染。根瘤菌能和豆科植物相互作用形成根瘤共生关系,以宿主植物的能量物质来维持自身的生长以及固定空气中的分子氮,将其转化为离子态的铵盐为植物提供氮素营养。根瘤共生固氮的分子机制已经取得一定成果,在根瘤共生早期信号转导的过程中,依赖钙/钙调素蛋白激酶（Calcium and calmodulin-dependent protein kinase,CCa MK）对Ca2+spiking信号进行解码调控对根瘤原基和侵染线的形成,而且CCa MK只有结合钙调素（Ca M）,才能激活其活性来调节有效根瘤的形成。本研究选择百脉根钙调素基因Lj Ca M2、Lj Ca M3和Lj Ca M4为研究对象,为探究Lj Ca M3在百脉根各组织的表达,设计特异引物对Lj Ca M3进行3’-RACE克隆;利用荧光定量q PCR分析Lj Ca M3的表达情况;构建p UB-GFP-Lj Ca M4超表达载体;将p UB-GFP-Lj Ca M2、p UB-GFP-Lj Ca M3和p UB-GFP-Lj Ca M4重组质粒转入农杆菌（Agrobacterium rhizogenes AR1193和Agrobacterium tumefaciens LBA4404）进行毛根转化以及转基因植物的构建;利用TILLING技术构建ljcam2和ljcam4的突变体,为研究钙调素基因的生物学功能准备实验材料。主要实验结果如下:1)通过3’-RACE技术克隆Lj Ca M3,获得大小为637 bp和749 bp的两个片段,分别命名为Lj Ca M3-1和Lj Ca M3-2。在3′-UTR区,Lj Ca M3-1长184 bp,Lj Ca M3-2长296 bp。Lj Ca M3-2比Lj Ca M3-1多出的112 bp中A占27.7%,T占46.3%,C占17%和G占9%;二者具有相同的ORF,长453 bp,编码150个氨基酸;其分子式为C732H1157N183O257S9,原子数为2338,相对分子质量为16921.85,等电点（p I）为3.96,总平均亲水性为-.0411,Lj Ca M3二级结构中α-螺旋占61%,无规则卷曲占15%,β-链占1%,属于稳定蛋白。2)荧光定量q PCR检测发现Lj Ca M3在百脉根不同组织中的表达量存在显著差异,其中根及根瘤的表达量最高,依次为根及根瘤>茎>叶>果荚>花。3)通过构建Lj Ca Ms的超表达毛根转化植株,发现接种根瘤菌后第11 d Lj Ca M2、Lj Ca M3和Lj Ca M4的毛根转化植株的结瘤数量显著高于野生型。4)通过农杆菌LBA4404介导转化Lj Ca M2、Lj Ca M3和Lj Ca M4,经组织培养后已获得3株Lj Ca M2、4株Lj Ca M3和2株Lj Ca M4的超表达T0代植株。5)通过TILLING技术,获得8个Ljcam2基因突变系,只有4个突变发生在编码区,且有3个未改变氨基酸顺序,其中1个突变发生在第899位碱基,由鸟嘌呤突变为腺嘌呤（G→A）,由甘氨酸突变为天冬氨酸（Gly→Asp）。另外,获得6个Ljcam4基因突变系,包括1个编码区突变,1个拼接位点突变,4个非编码区突变,其中编码区突变发生在第465位碱基,碱基由鸟嘌呤突变为腺嘌呤（G→A）,氨基酸由谷氨酸突变为赖氨酸（Glu→Lys）。分别与野生型Gifu回交两代后获得5株Ljcam2突变系,2株Ljcam4突变系。