为了提高农作物的产量,施用大量化学肥料是最直接有效的方法,但是长期这样会增加环境的负担。比如导致土壤营养结构受损,土壤板结严重,水土流失加剧。以百脉根为代表的豆科植物常常被作为绿肥使用。因为其具有较强的固氮作用,能有效的改善土壤,增加土壤氮肥含量,减少化肥使用,在保证产量的同时还能保护环境。因此,关于豆科植物的生物固氮研究具有一定的意义。对于根瘤共生固氮的分子机理研究已经取得了一定的成果,有众多参与该过程的基因被克隆和分析。其中包括依赖钙/钙调素蛋白激酶（Calcium/calmodulin-dependent protein kinase,CCa MK）,它是参与调控豆科植物根瘤以及菌根共生形成的重要信号传导因子,它的活性受到钙离子和钙调素（Calmodulin,Ca M）的双重调控,这暗示Ca M也有可能参与根瘤共生固氮过程。启动子在基因表达调控方面起着重要的作用,对启动子序列进行分析能够有效预测基因可能的生物功能,通过探究启动子的组织表达定位对研究该基因的功能具有一定的指导意义。因此本研究以百脉根为实验材料,通过染色体步移技术扩增得到百脉根钙调素LjCaM1、LjCaM2和LjCaM4的启动子序列;通过生物信息学分析启动子序列找出顺式作用元件;构建p BI101-p LjCaM1-GUS、p BI101-p LjCaM2-GUS和p BI101-p LjCaM4-GUS重组质粒,将重组质粒转入农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）LBA4404瞬时转化本式烟草（Nicotiana benthamiana）探究启动子活性;再将这3个重组质粒导入发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）AR1193中,构建毛根转化植株经β-葡萄糖苷酶染色法染色（即GUS染色法）,振动切片后在显微镜下观察GUS在根、根瘤中的组织表达情况。主要实验结果如下:（1）获得LjCaM1基因序列,长度为1679 bp,由2个外显子和1个内含子构成,其中外显子长度分别为75 bp和375 bp,内含子长度为1229 bp。（2）获得LjCaM1启动子序列长度为1122 bp;LjCaM2启动子长度为2077 bp和LjCaM4启动子序列长度为2090 bp;（3）经过生物信息学分析发现LjCaM1、LjCaM2和LjCaM4的启动子序列上分别存在有2、3和4个大于90%的转录起始位点;它们之间的顺式作用元件种类也存在一定差异,p LjCaM1上主要有与植物免疫相关的应答元件,p LjCaM2上存在大量光响应顺式作用元件,p LjCaM4上存在大量响应脱落酸顺式作用元件;（4）通过烟草瞬时表达体系验证LjCaM1、LjCaM2和LjCaM4启动子活性,发现均能驱动GUS基因表达。（5）观察经β-葡萄糖苷酸酶染色后的毛根转化植株发现,LjCaM1、LjCaM2、LjCaM4启动子的活性存在差异。LjCaM2和LjCaM4启动子活性均能在根尖分生区检测到,且LjCaM4启动子活性强于LjCaM2启动子活性。LjCaM2启动子活性还能在根维管束中检测到微弱的活性。在完全成熟的根瘤中无法检测到LjCaM1启动子的活性,除了在根瘤薄壁细胞和根瘤维管束处有微弱的活性;LjCaM2启动子仅在根瘤维管束中检测到微弱的活性;LjCaM4启动子的活性主要在根瘤薄壁细胞以及根瘤维管束中检测到,而中心被根瘤菌侵染部位无法检测到。本实验通过生物信息学分析和植物组织切片观察发现LjCaM1、LjCaM2和LjCaM4在功能和表达部位都存在一定相似性。它们都能在根瘤维管束中检测到它们的启动子活性,说明它们都有可能参与对根部营养物质的运输。同时LjCaM2启动子含有大量光响应的顺式作用元件,说明LjCaM2很可能受光的调节对根部营养物质的运输有影响,LjCaM4启动子含有响应脱落酸的顺式所用元件,并且在根瘤薄壁细胞中也能检测到LjCaM4启动子活性,说明它很可能受脱落酸的调节作用对根瘤发育有影响。