土壤中的NO3-是大多数农作物的主要氮源之一。在生理和分子水平上深入了解农作物高亲和力NO3-转运系统(HATS)的调控机制，可以为选育高效吸收氮素品种的遗传改良提供一定的理论依据，进而为解决农田生态系统中的氮污染问题提供有效的防治措施。本研究中，我们以水稻、大麦和小麦等禾谷类作物为材料，对它们的HATS进行了一系列基因表达调控分析，主要结果如下：　　 从大麦中克隆了2个NRT2基因(HvNRT2.5和HvNRT2.6)，并证实了水稻中预测的4个NRT2基因(OsNRT2.1、OsNRT2.2、OsNRT2.3、OsNRT2.4)和2个NAR2基因(OsNAR2.1、OsNAR2.2)。进化树分析发现HvNRT2.5、OsNRT2.3和OsNRT2.4与低等真核生物和原核生物NRT2蛋白的亲源关系较近，而与其它高等植物的亲源关系较远。　　 研究结果表明，水稻根系HATS基因可以在比较宽泛的范围内被不同浓度NO3-诱导表达，高浓度NO3-诱导能加速大多数HATS基因的表达上调。水稻和大麦根系中大多数HATS基因都可以在比较宽泛的pH范围内被NO3-诱导上调表达，但大麦的HvNRT2.5是诱导下调表达。对大麦基因表达组织特异性的研究表明，在NO3-诱导前后，大麦的6个NRT2基因和3个NAR2基因都主要在根系中表达。在NO3-诱导前，根系中表达丰度较高的NRT2成员依次是HvNRT2.2、HvNRT2.5;地上部多数HvNRT2基因表达丰度相近；NO3-诱导后，根系中表达丰度较高的NRT2成员依次是HvNRT2.1、HvNRT2.2和HvNRT2.3，地上部表达丰度最高的成员是HvNRT2.5。HvNAR2.3在诱导前后都是NAR2基因家族在各器官中表达丰度最高的成员。　　 研究结果证明pH对HATS基因表达的影响存在物种间差异。植株被NO3-诱导后，和pH6.5相比，碱性条件(pH8.0)促进大麦根系多数HATS基因表达的上调；酸性条件(pH5.0)抑制大麦根系多数HATS基因表达的上调；但是pH对水稻根系HATS基因表达的影响较小且与大麦不同，碱性(pH8.0)和酸性条件(pH5.0)仅微弱抑制水稻根系部分HATS基因的表达。另外pH对大麦根系和地上部组织HATS基因表达的影响也存在差异，碱性条件(pH8.0)促进了大麦地上部NRT2和NAR2基因的表达，但酸性条件(pH5.0)对NRT2和NAR2基因的表达没有显著影响。　　 研究结果还表明pH对高亲和NO3-流入速率的影响也存在物种间差异。植株被NO3-诱导后，和pH6.5相比，碱性(pH8.0)和酸性条件(pH5.0)都抑制了大麦的NO3-流入速率；但在水稻中，碱性条件(pH8.0)抑制NO3-流入速率；而酸性条件(pH5.0)并没有明显抑制NO3-流入速率，相反在诱导初期(1小时)还增强了水稻根系的NO3-流入速率，诱导后期(4-8小时)对NO3-流入速率则没有显著的影响。另外，植物是否被NO3-诱导也会影响pH对高亲和NO3-流入速率的调控，当大麦根系未经NO3-诱导时，pH越高，流入速率越低。　　 对小麦幼苗的研究发现，外源脱落酸(ABA)在介质中没有NO3-的条件下可以显著诱导小麦根系中3个TaNRT2和2个TaNAR2基因的表达上调，而且这种诱导不被谷氨酰胺(Gln)抑制。外源Gln在介质中没有NO3-存在的条件下也可以诱导小麦根系中TaNRT2和TaNAR2基因的表达上调，但是Gln和ABA都不能诱导NO3-流入速率上升。另外，介质中ABA对NO3-诱导的小麦根系TaNRT2和TaNAR2基因的表达没有明显的影响，尽管它会抑制NO3-诱导的小麦根系NO3-流入速率。　　 本研究还对大麦地上部应答不同NO3-供给状况的基因表达谱进行了初步分析，发现了一些可能调控HATS的候选基因。