水稻作为主要粮食作物,其耗水量高,但水分利用率仅为30%-40%。研究发现通过部分根区干燥（Partial Root-zone Drying,PRD）和增施氮肥可以缓解水分胁迫带来的不利影响。为了研究氮素处理与PRD协同处理调控水稻水分利用的分子机制,本文以水稻品种美香占2号为实验材料,在不同水分条件和氮素形态协同处理下测定植株生理生化变化,确定适宜氮素配比。在此配比条件下,首次利用转录组和代谢组结合的多组学分析方法,初步揭示了氮素形态和PRD介导的转录和代谢调控网络,为发展新的节水技术提供了理论依据。主要结果如下:（1）研究结果表明,在不同氮素处理下,水分胁迫处理会导致根中的含水量显著低于正常水分和PRD处理,而在PRD处理中,根的含水量与正常水分处理几乎没有显著差异;叶片中,PRD处理也会导致水分含量显著低于正常水分处理,但是,叶片中的含水量与水分胁迫处理相比仍显著增加。叶绿素含量的变化也与水分含量有类似的趋势,水分胁迫处理会使叶片中的叶绿素含量显著低于正常水分和PRD处理,但在PRD处理中,叶绿素的含量与正常水分处理几乎无显著差异。叶片中的超氧化物歧化酶活性变化也与叶绿素含量及水分含量有类似的变化趋势。但丙二醛（Malondialdehyde,MDA）的含量则完全相反,水分胁迫处理会使几乎所有处理的叶片中的MDA含量显著高于正常水分和PRD处理,而在PRD处理中,MDA的含量与正常水分处理无显著差异。（2）转录组和代谢组的聚类、富集分析显示,PRD或水分胁迫处理导致的转录和代谢差异主要体现在根部,正常水分的根和PRD处理水分半根呈现类似的转录和代谢模式,而PRD处理干旱半根和水分胁迫根也呈现类似的转录和代谢模式。PRD或水分胁迫处理在根部诱导的代谢差异主要集中在糖酵解、甘露醇和果糖、叶绿素以及氮和氨基酸代谢等途径。（3）为进一步解析PRD和氮素形态协同处理调控水稻水分利用的机制,将基因共表达模块与代谢聚类进行了联合分析。结果显示,多个转录因子及靶基因具有共同的表达模式,通过调节氮素利用与同化、黄铜代谢物以及萜类物质来影响水分利用或响应干旱过程,例如,NIN-like转录因子1（Oryza sativa NIN-LIKE PROTEIN 1,OsNLP1）及其靶基因在水分胁迫根中均表达较高,谷氨酰胺和天冬酰胺则表达较低;NIN-like转录因子3（Oryza sativa NIN-LIKE PROTEIN 3,OsNLP3）及其靶基因在正常水分根叶中均表达较高;缺铁诱导的转录因子（ion-related transcription factors 2 and 3,IRO2 and IRO3）及其靶基因在水分胁迫根均表达较高;水稻同源框15基因（Oryza Sativa Homeobox 15,OsH15）及其靶基因在水分胁迫根和正常水分根中均表达较高,但黄铜和木质素类代谢物则表达较低;Wrin-Kled 1（WRI1a）及其靶基因在PRD处理根中均表达较高,糖类物质也有同样的表达趋势;二萜类植保素因子（Diterpenoid Phytoalexin factor,DPF）及其靶基因、萜类物质在水分胁迫根中均表达较高。（4）进一步将12个确定的转录因子的靶基因集与鉴定得到的共表达模块进行比较分析。结果显示,有多个转录因子的靶基因显著富集,这些功能基因通过调控ABA信号转导、乙烯信号以及氮素分配等过程与水分利用或干旱响应等过程密切相关,例如,TCP家族转录因子Teosinte branched1/Cincinnata/proliferating cell factor 19（TCP19）在PRD处理的植株中表达较高、生物钟结合因子Oryza Sativa Circadian Clock Associated 1（OsCCA1）在正常水分的植株中表达较高、ABRE结合因子1和2（ABRE binding factor 1/2,ABF1/ABF2）在水分胁迫和PRD处理中被诱导高表达、应激诱导的RNA结合蛋白Tandem CCCH zinc finger（OsTZF7）在水分胁迫根中高表达以及乙烯响应因子1（Oryza Sativa Drought-responsive Ethylene response factor 1,OsDERF1）在水分胁迫根中被强烈诱导,这些转录因子调控靶基因上调或下调多个基因;LUGULELESS 2（LG2）在正常水分和PRD处理根中的高表达,仅诱导基因上调表达。综上所述,通过对生理、转录与代谢结果分析,我们发现PRD所介导的调控机制发生在根部,表明除ABA介导的抗旱性外,其他分子机制也参与了PRD介导的调控机制。我们为PRD介导的渗透压耐受提供了新的见解,并确定了有助于进一步提高水稻水分利用或抗旱性的基因:OsNLP1、ABF1、TCP19、OsDERF1、LG2等。