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氮素是植物所需的大量营养元素之一,在植物的生命活动中发挥着重要的作用,是植物体内氨基酸,蛋白质,核酸的重要构成成分。氮素利用效率低会影响水稻的品质和产量,因此水稻氮素吸收机制的研究一直研究者关注的热点课题。本研究采用miRNA高通量测序的手段,筛选出与氮素相关的差异miRNA,探讨了 miRNA在不同氮源处理下的表达变化。利用超表达miR528转基因株系和突变体mir528的材料进行0.2/2.5 mM NH4+-N/NO3--N处理,从形态生理和分子角度去阐释水稻中miR528参与硝态氮响应的作用机理和分子机制。研究结果如下:1、野生型水稻在不同的氮源处理中(N-free、NH4+-N、NO3--N、NH4NO3),根系表型发生了明显的变化。缺氮条件下水稻总根长,根体积,根面积都高于其他处理,根的干重增加,地上部干重减少,根冠比增加。在NH4NO3处理下,水稻根冠比最低,含氮量最高,植物生长正常。通过监测水稻根系NH4+和NO3-的流速变化,发现水稻根系NH4+和NO3-流速在分生区响应最大,在NH4NO3处理下根系分生区NH4+和NO3-的流速方向均为外排;在NH4+-N处理下,NH4+为外排;NO3--N处理下,NO3-为外排,并且NH4+的存在可能抑制了水稻根系对NO3-的吸收。因此,氮素缺乏促进水稻根系生长,抑制水稻地上部生长。2、利用高通量测序对水稻在不同氮源处理的根样品进行miRNA测序,本研究共筛选出207个差异miRNA,与正常供氮水平相比,缺氮抑制了大部分miRNA表达。在NH4+-N/N-free 有 37 个 miRNA,2 个下调 miRNA,其余全部为上调 miRNAs。NO3--N/N-free 中的45个差异miRNA的表达受到了 NO--N的诱导。NH4NO3/N-free中,23个差异miRNA受到氮素的诱导表达。在NO3--N/NH4+-N处理中有14个差异显著的miRNA,只有miR169r-5p在铵态氮时受到诱导,其他miRNA则受到硝态氮的诱导。因此,miRNAs在水稻根部对不同氮源的吸收和转运过程中发挥了重要的调节作用。3、通过测序分析,在水稻NO3--N/N-free中,miR528的表达受到NO3--N的显著诱导。低氮水平下,miR528影响水稻干物质的积累,超表达miR528株系水稻干物质积累增加,突变体mir528干物质积累降低;低硝处理下,miR528参与影响水稻的根和地上部的生长,与野生型相比,超表达miR528株系水稻根长增长,株高增加,叶绿素含量增加,根部氮含量升高,硝转运蛋白基因表达量升高,根系分生区NO3-离子内流增加。在正常硝态氮处理下,miR528参与了根部吸收硝态氮的积累和地上部硝态氮的运输和同化。因此,miR528在水稻吸收转运硝态氮的机制中发挥着重要的作用。