氮素是水稻生长发育过程中的主要限制因子。我国水稻生产广泛存在氮肥施用过多,氮素利用率低的问题,如何减氮增效是当前水稻生产面临的重要问题。前人对水稻氮素利用的分子生理机制及栽培调控措施进行了大量研究,但关于植株根系与根际土壤环境之间的互作机制研究较少。根系与根际微生物之间存在复杂的相互作用,对土壤养分供应和植物生长发育具有重要作用,本研究利用根系特异增强表达CIPK2转基因水稻,研究了OsCIPK2基因介导下根系与根际微生物的互作关系及其对土壤氮素利用的影响,主要结果如下:首先在田间设置四种不同施氮量处理（0、5、10、15kg N/667m2）,研究根系特异增强表达CIPK2对水稻产量和氮素利用的影响。方差分析表明氮肥与基因型对水稻产量的互作效应达极显著水平。在施氮0、5kg/667m2时,根系特异增强表达CIPK2水稻的产量和吸氮量显著提高,产量分别提高11.3%和5.75%,吸氮量分别提高11.75%和4.42%,不施氮条件下提高最显著。回归分析表明根系特异增强表达CIPK2水稻可以在不减产的同时节约氮肥施用量10.45%。为了探明在CIPK2介导下水稻在低氮条件下有效增加氮素吸收率和利用率,进一步通过桶栽试验,利用细菌16S rRNA基因高通量测序技术对不施氮和正常氮条件下水稻根际、根表、根内三层的细菌群落结构进行分析。结果表明根系特异增强表达CIPK2可以提高不施氮条件下水稻根际和根表细菌群落的多样性,特别是提高根际和根表氨氧化细菌Nitrospira和联合固氮菌Arthrobacter,Pseudomonas,Flavobacterium,Azospirillum等的丰度,改变根内相关细菌的丰度。促进根际土壤中氮素的循环和转化,从而提高氮素吸收与利用率。利用非损伤微测技术检测水稻根系离子流速,发现根系特异表达CIPK2水稻在低氮条件下对Ca2+和NO3-吸收增加。最后对桶栽条件下水稻生长情况进行调查,结果表明不施氮条件下根系特异增强表达CIPK2水稻与野生型相比,根系发达,地上部生长更加旺盛,产量和吸氮量均显著提高,而正常氮条件下差异不显著,暗示着低氮条件可能通过诱导该特异表达基因促进根系生长,从而增加根系的吸收表面积,进而提高对土壤氮素的获取吸收量而高产。综上所述,在土壤氮素含量较低的条件下,水稻CIPK2在根系特异增强表达提高了根际和根表细菌群落多样性,同时使根内相关细菌群落显著改变。其中根际和根表固氮菌和氨氧化菌丰度显著提高,促进了土壤氮素的循环和铵态氮向硝态氮的转化,同时促进了水稻对NO3-的吸收,进一步促进根系的生长,增加营养吸收表面积,使根系吸收更多营养物质,从而促进地上部的生长,最终提高水稻吸氮量和产量。本研究初步揭示了水稻根系特表达CIPK2基因介导水稻与根际细菌群落互作,进而影响水稻氮素吸收利用的作用机制,为下一步从根际调控水稻氮素吸收利用,实现水稻高产高效提供理论依据。