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在正常施氮和不施氮肥的大田条件下，从108份水稻品种中筛选出典型的氮高效和氮低效品种。并对108份水稻品种进行了氮代谢关键基因(NR，GS)的等位变异筛选和表型分析。结果表明:水稻籽粒产量与生物产量、籽粒产量为基础的NUE、收获指数呈显著正相关，而与植株氮含量呈显著负相关。品种间变异程度越强的生理指标越有遗传改良的潜力，108份水稻品种变异较强的生理指标分别为:籽粒产量为基础的NUE(53.0)、小区收获指数(50.9)、单株收获指数(33.5)。水稻OsGS1.1基因和OsNia1基因分别与GS和NR活性呈显著正相关性。22个水稻品种OsGS1.1基因离起始密码子1023 bp的地方由缬氨酸(GTC)变成异亮氨酸(ATC);13个水稻品种OsNia1基因离起始密码子1275bp的地方由天门冬酰胺(AAT)变为丝氨酸(AGT);发生OsGS1.1基因和OsNia1基因等位突变以后的22个和13个水稻品种对供氮水平的敏感程度均降低。因为以生物量为基础的NUE、以籽粒产量为基础的NUE、收获指数、氮含量指标对供氮水平的响应都显著降低。因此，初步推测水稻OsGS1.1基因和OsNia1基因的上述等位变异是一个有功能的等位变异。此外，以高、低氮效率油菜基因型为研究对象的结果表明:氮高效基因型的液泡膜质子泵基因的相对表达量显著低于氮低效基因型，从而导致氮高效基因型的液泡膜质子泵酶的活性也显著地低于氮低效基因型，进而氮高效基因型有更多的H+从液泡中排出，并显著减少了液泡NO3的累积。由此可见，氮高效基因型液泡膜质子泵的活性显著低于氮低效基因型是氮高效基因型植株体内有更低的NO3-含量和更高的NUE的主要原因之一。