硝态氮是植物生长所需的主要氮素来源之一,已有很多的研究证明硝酸根作为信号分子对植物的生长发育相关代谢途径的基因具有重要的调节作用。另外,氮素在烟草的生长过程以及烟叶的品质形成过程中都有着重要的作用。因此,研究氮素胁迫下烟草的调控机制对揭示烟草氮代谢的分子机制、提高氮肥的更高效利用提供重要的理论支持。本研究用转录组测序的方法对高、低氮营养条件下烤烟根系的基因表达差异以及转录因子表达差异进行了研究,其结果如下:1.差异表达基因聚类分析发现,表达模式相似的基因聚成一类形成亚群Sub-cluster。对各个亚群的差异表达基因进行GO富集分析发现,差异基因富集在生物学进程、细胞组分、分子功能这三个大类中。KEGG富集分析的结果表明,高、低氮营养条件下差异基因富集在20条相同的代谢途径中。富集在苯丙素生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等途径中的差异基因在两种氮营养条件下处理6 h时其表达量均是先上调而后又下降,这说明了氨基酸、碳氮代谢等相关途径是可以响应不同氮营养胁迫并同时使植株能够迅速抵御胁迫的重要代谢途径。而富集在嘧啶代谢,嘌呤代谢,托品烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,淀粉和蔗糖代谢等多条代谢途径的差异基因在低氮营养条件下处理6h时表达量显著下降,而高氮营养条件下则表现为显著上升,这说明低氮营养条件可能会抑制烤烟根系生物碱的合成以及其他与能量代谢相关的过程,高氮营养条件则对这些代谢途径表现为促进作用。2.本研究在对高、低氮营养条件下的差异表达基因进行了分析的基础上又对差异表达转录因子进行了相关分析。GO富集分析的结果表明,两种氮营养条件下的差异转录因子均显著富集在生物学进程中的细胞过程、代谢过程,细胞组分中的细胞器、细胞,分子功能中的结合、核酸结合转录因子活性等部分中。KEGG富集分析的结果表明,两种氮营养条件下差异表达转录因子在植物激素信号转导途径均有显著富集,各个植物激素信号转导途径中表达上调的转录因子均与植物应答外界环境的非生物胁迫相关,且对提高植物抵抗逆境的能力也有着重要的作用。这说明了植物激素信号转导途径在烟草受到不同氮营养胁迫时均发挥着重要的作用,而且可能不是某一单个激素信号途径发挥作用而可能是各个植物激素信号转导途径共同作用的结果。