豆科植物与根瘤菌的共生固氮是最高效的生物固氮形式,两者共生关系确立后会在植物的根部形成特殊的根瘤器官。共生结瘤的第一步是植物分泌类黄酮诱导根瘤菌产生结瘤因子,百脉根中结瘤因子受体NFR1和NFR5形成异源二聚体与结瘤因子结合,传递信号给下游蛋白。小G类蛋白ROP6与NFR5相互作用,在结瘤共生中扮演重要角色。LjGAP2是ROP6的酶激活蛋白,本研究第一章围绕LjGAP2基因展开,对其在共生固氮途径中的功能进行研究,结果如下:1.对LjGAP2的LORE1插入突变体的研究中,M1代和M2代都没有得到纯合突变体,而杂合体没有发现明显的共生表型。2.通过稳定转化的方法对LjGAP2进行超量表达和RNA干涉,RT-PCR检测结果显示:以野生型MG20为对照,稳定转化植株中基因的表达水平超表达植株最低为对照的12.12倍,最高为72.15倍;3’RNAi植株中最低为对照的18%;5’RNAi植株中最低为对照的19%。3.统计接种14天后的根茎长、瘤数及结瘤密度发现:超表达LjGAP2导致根长极显著降低、结瘤数极显著减少、结瘤密度显著下降;5’RNAi植株均无显著差异;3’RNAi干涉效果最强的植株结瘤数极显著增多、结瘤密度显著上升,干涉效果弱一些的植株无显著差异。表明LjGAP2对LjROP6起着负调控的作用。在豆科植物中NAD1可能是根瘤中抑制免疫防御反应的调控子,本研究第二章围绕MtNAD1基因做了两部分工作:1.从生物学进化角度出发,利用非豆科植物赤扬NAD1-like蛋白的结构域替换苜蓿NAD1蛋白结构域,毛根转化互补实验结果显示:NAD1-NT,Loop,CT(末端)结构域区段在共生固氮植物(豆科植物和放线菌植物)中具有保守性。NAD1跨膜结构域(TM1 TM2)及邻近TM2的C端区段9个氨基酸在豆科植物中具有特异性。NAD1跨膜结构域找到两个特异性氨基酸位点:TM1(CFCF)和 TM2(F67VV)。2.以Mtnadl突变体为背景从根瘤菌突变体库中筛选抑制植物突变表型的根瘤菌基因。筛选到一个与具有固氮功能的红瘤大小相近的白色根瘤,但是未能成功分离到根瘤菌突变体。