大豆作为一种重要的食用、油料和饲料等多功能作物,对氮素的需求较高。开展大豆氮素代谢关键基因进化规律、遗传学效应和作用机理的研究对阐明大豆氮素代谢进化机制和培育高效、节肥、环境友好型大豆新品种具有重要意义。在氮素同化途径中谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase;GS,EC 6.3.1.2）是关键限速酶。大豆中存在6个GS1家族基因,课题组前期的研究发现,GmGS1β2可能在氮素同化代谢途径中发挥重要作用。GmGS1β2基因在人工选择作用下进化出新的类型GmGS1β2b,该位点的突变导致基因编码蛋白3D结构的改变。本研究通过关联分析、原核表达和启动子功能分析对GmGS1β2基因进化的分子机理进行初步研究,主要研究结论包括:1、与进化前基因型GmGS1β2a相比,GmGS1β2b基因型编码蛋白体外具有更高的GS酶活性,关联分析结果表明GmGS1β2b基因型大豆品种的株高、主茎节数显著降低（P<0.01）,有效分枝数显著减少（0.01<P<0.05）,大豆百粒重和脂肪含量显著增加（0.01<P<0.05）,暗示GmGS1β2可能是大豆氮素同化代谢进化过程中人工选择的重要分子靶点,在大豆植株构型改良、产量提升、品质改善中发挥重要作用。2、构建GmGS1β2基因启动子pGmGS1β2+GUS植物表达载体,转化大豆Bert和拟南芥Col 0,结果发现GUS基因在转基因拟南芥和大豆幼苗的根尖分生组织和腋芽中表达,说明GmGS1β2基因可能参与了植物分生区氮素的吸收和同化,对于植物分生区的生长发育具有重要作用。进一步分析发现,GmGS1β2基因启动子驱动的GUS基因在成熟转基因大豆花粉粒、胚根、子叶、茎的木质部、根的中柱鞘、根冠及根瘤的皮层内部中表达量较高,说明GmGS1β2基因不仅参与了大豆生殖器官和营养器官中氮素的同化,而且还可能参与调控氮素从大豆地下部到地上部的转运。3、GmGS1β2基因启动子驱动GUS基因在根系中的表达量在光照条件间、氮素条件间、光照条件与氮素形态互作的F测验均显著（P<0.01）,表明光照条件、氮素条件显著提升转基因大豆植株根系的GUS活性,同时光照条件与氮素形态的相互作用对GUS基因的表达也有显著影响。说明GmGS1β2基因参与大豆铵态氮同化代谢作用,对该基因调控机理的深入研究将有助于阐明大豆植株及根对铵态氮利用的分子机理。