黄瓜(CucumMedium Frequencyis sativus L.)是我国设施栽培的重要蔬菜之一,由于设施内土壤质量的逐年劣化以及现有品种氮素利用效率(Nitrogen use efficiency.NUE)较低,生产中普遍存在通过过量施用氮肥追求高产的现象。提高作物氮素利用效率是减少氮肥投入的重要手段之一。已有研究表明,NLP(NIN-likeprotein)家族基因作为转录因子在调控植物的生理反应以适应外界氮素环境变化中发挥着重要作用,然而,有关黄瓜NLPs的研究少有报道。本研究首先确定了黄瓜NLP家族成员,对其进行全面的生物信息学分析,分析其进化关系并预测其潜在的功能。分析黄瓜NLP家族基因在不同组织的表达量,以及对外界氮素环境的响应,筛选出CsNLP1基因对硝态氮(NO3-)的响应最为强烈,但其响应机制和功能并不清楚。因此本研究克隆了 CsNLP1基因,通过构建过量表达载体,将其转入拟南芥,分析过表达CsNLP1转基因拟南芥在氮素代谢中的作用,并利用VIGS技术转化黄瓜,比较对照和转基因植株的生长与氮素利用。揭示CsNLP1基因在黄瓜氮素代谢中的生物学功能,结果如下:(1)AtNLP7是初级硝酸盐反应的关键转录因子,可以调控NO3-的信https://www.selleck.cn/products/Trichostatin-A.html号和同化。本研究利用生物信息学的方法发现黄瓜中有3个与AtNLP7同源的基因;对不同物种中的NLPs进行了进化分析,分析发现NLP家族蛋白大多含有3个保守的结构域:RWP-RK、PB1和GAF-like结构域,其中CsNLP1与AtNLP7的亲缘关系最近,说明CsNLP1基因可能也参与了黄瓜的氮(N)代谢调控。黄瓜NLP蛋白家族都含有4个内含子,5个外显子,基序组成和蛋白质结构相似;分析启动子区域发现,黄瓜NLP基因家族含有与植物生长、环境胁迫和激素信号相关的顺式作用元件,推测该家族基因可能参与黄瓜逆境下的生长发育和逆境响应。对黄瓜NLP基因家族在根、茎、叶、花、果等组织中的表达模式进行了分析,结果发现黄瓜NLP基因家族在所有组织中都有不同程RepSox价格度表达,CsNLP1基因在叶片中的表达量最高,CsNLP2和CsNLP3在叶片、雄花、雌花中的表达量相对较高。此外,黄瓜NLP基因家族对外界氮环境和干旱环境都有响应,其中CsNLP1基因响应最为强烈。(2)本研究克隆了CsNLP1基因,并将其转化到了拟南芥nlp7-1突变体中,发现转基因拟南芥株系的表型能够恢复至野生型水平;更深入的研究发现,在经过NO3-处理后,转基因株系中NO3-含量、NR活性、NIR活性、GDH活性、GOGAT活性、GS活性都能够恢复到野生型水平;此外,CsNLP1还能够调控植株中AtNIR1、AtNIA2、AtNRT1.1和AtGS2等NO3-响应基因的表达;这表明CsNLP1能够影响NO3-的同化和调控过程。(3)构建CsNLP1基因沉默载体,利用VIGS技术转染黄瓜,通过qRT-PCR检测沉默效率后,对植株进行不同浓度的NO3-处理,进行表型观察及生理指标的测定。结果发现在不同浓度的氮素处理下,VIGS干扰植株茎、叶和根系的生物量、叶绿素含量都有明显下降;而且NR活性、NIR活性、GDH活性、GOGAT活性、GS活性也显著低于对照植株;这表明CsNLP1能够影响植株的生长以及氮的同化,在NO3-吸收和同化过程中具有重要作用。