氮（N）是提高作物产量的主要驱动力,作物从土壤中吸收的氮素主要是铵盐（NH4+）和硝酸盐（NO3-）。NO3-不仅是植物可利用的主要氮源,而且是重要的信号分子,在调控植物自身生长发育的过程中起着重要作用。本实验主要研究NO3-作为信号分子方面的作用。硝酸根信号分为瞬时硝酸根信号和持续硝酸根信号,本实验主要研究瞬时硝酸根信号。瞬时硝酸根信号通常指的是原初硝酸根反应（primary nitrate response,PNR）,即某些基因出现转录水平上表达量的大幅上调或下调,不过这种表达模式一般都是短暂的且不依赖于从头合成蛋白质。水稻根部的硝酸根信号响应基因Os NRT2.1和Os NRT2.2均出现转录水平上表达量的大幅上调,它们都是编码硝酸根转运蛋白的基因,是PNR基因。实验前期以ZH11为研究对象,探索不同培养条件对其响应硝酸根信号的影响;再以五个水稻品种9311、珈红1B、珞恢1号、ZH11和日本晴（nipponbare）为研究对象,探索不同遗传背景的材料在响应硝酸根信号方面是否存在异同;后以9311和日本晴这两种材料为研究对象,探索它们苗期根部性状差异与硝酸根信号的关系。获得了以下研究结果:1.ZH11在三种培养条件（纯水、YOSHIDA、YOSHIDA-N）中生长,幼苗地上部分和地下部分的性状表现出明显差异,纯水培养的幼苗地上部分和地下部分的长势都最慢,YOSHIDA培养的幼苗地上部分生长较YOSHIDA-N的快,地下部分生长较慢。YOSHIDA培养的幼苗根部Os NRT2.1的初始表达量最高,纯水的最低;YOSHIDA-N培养的幼苗根部Os NRT2.2的初始表达量最高,YOSHIDA的最低。经过NO3-短时间诱导后,YOSHIDA培养的幼苗根部Os NRT2.1和Os NRT2.2的表达量上调倍数最大,PNR现象最明显,YOSHIDA-N的最小。据此可知,前期培养条件的不同不仅会造成植物外部生长形态的差异,还会影响植物对硝酸根信号的感知响应。2.五种水稻材料9311、珈红1B、珞恢1号、ZH11和日本晴在YOSHIDA中生长,出现了明显的表型差异。且这五种材料幼苗根部Os NRT2.1和Os NRT2.2的初始表达量也差异显著;经过NO3-短时间诱导后,5种材料在响应硝酸根信号方面各异,说明对硝酸根信号的响应会随遗传背景的不同而不同,具体还应深入研究。3.在YOSHIDA中生长的9311和日本晴的表型和PNR均存在明显差异。为了进一步探索这两种材料表型的差异与硝酸盐信号之间的关系,设计了三种培养条件（纯水、0.2 m M NO3-、2 m M NO3-）。研究发现9311和日本晴在幼苗期根部的生长差异明显,加入NO3-的培养液能促进9311和日本晴幼苗侧根的生长和生物量的增多,且对日本晴的促进效果明显强于9311;但是9311的NO3-吸收能力强于日本晴。这些结果说明NO3-作为植物生长重要的营养素,能促进9311和日本晴幼苗的生长,但是NO3-对9311和日本晴幼苗根部生长的促进效果差异与NO3-的吸收量无关。用不同浓度的NO3-对9311和日本晴根部进行短时间的处理后,两者根部PNR基因的表达均大幅上调,但这些基因在两者间的上调倍数存在明显差异,即两种材料在感知响应硝酸根信号方面确实存在差异。另外,一些受NO3-诱导且与根部生长相关的基因的表达在二者间存在差异。这些结果表明9311和日本晴幼苗根部生长的差异与它们感知硝酸根信号及对硝酸根信号响应方面存在差异有关,硝酸根信号可能直接调控或通过和其他信号通路相互作用而间接调控根部生长相关基因的表达而影响根部的生长。