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土壤中的硝酸根(NO3-)是高等陆生植物最主要的N素营养来源，植物根部吸收的NO3-，除了小部分在根中储存或者直接代谢外，大部分被长途转运到植物的地上部位进行同化。但是，许多逆境因素如弱光、重金属等将导致NO3-向根部再分配并在那里同化，逆境下NO3-向根部再分配可能是植物抵抗逆境的普遍机制。本课题组的早期研究结果证实NRT1.8基因参与调节该过程，主要依靠逆境下在根部的强烈诱导，导致更多NO3-被卸载出木质部从而滞留在根中。在本论文第一章的相关研究中，我们主要报道了NRT家族的另一基因NRT1.5基因，也参与调节逆境下NO3-向根部的再分配过程。已有的文献报道显示：NRT1.5在根部为组成型高表达，主要负责根部木质部NO3-装载。我们最新的研究发现：NRT1.5在根部的表达受多种逆境抑制，nrt1.5突变体对盐、干旱、重金属等多种胁迫的抗性增强。进一步分析结果表明，nrt1.5突变体的根部NO3-累积的同时，Na+、Cd2+的含量也显著高于WT。逆境响应通路中的NHX1、SOS1、P5CS1、RD29A、AtPCS1以及NRT1.8基因在nrt1.5突变体中的表达量显著高于WT。脯氨酸与丙二醛的含量分析结果也显示同样的胁迫处理条件下，nrt1.5突变体能合成更多的脯氨酸同时累积较少的丙二醛以减轻的渗透胁迫与氧化还原胁迫的伤害。上述实验结果表明，NRT1.5也参与调控逆境胁迫下NO3-向根部的再分配过程，NRT1.5与NRT1.8可能通过相同的机制共同调节植物对多种逆境的抗性。 植物成熟组织中积累的矿质营养元素在衰老过程中能转移到库器官进行再利用，这是植物长期进化形成的一种天然营养高效机理，其中叶片N元素在衰老过程中的转移比例高达85.4％。在本论文第二章的相关研究中，我们主要报道了NRT1.5基因在植物地上部分的表达模式与生理功能：NRT1.5基因在叶片中的表达受叶衰老强烈诱导，定位于叶片韧皮部，负责将衰老叶片中的NO3-载入韧皮部以进行再分配。同时，我们通过后续实验进一步分析了该功能缺失对植物生理的具体影响：正常培养条件下，突变体叶片在衰老起始阶段的叶绿素含量与光合效率相对WT更加稳定；在N饥饿处理条件下，突变体叶片相比WT己糖累积较少而蔗糖合成较多，出现滞绿表型。以上实验结果表明，叶片NO3-再分配受阻导致的叶片NO3-累积，在一定程度上延缓了叶衰老的进程。考虑到拟南芥韧皮部伤流液中NO3-浓度较低(100-200 nmol/g FW)，我们认为NO3-再分配更可能是作为分子信号来影响植物生理功能，但具体分子机制目前尚不明确。研究NO3-再分配的具体机制与生理影响，为人们评估植物衰老过程中N素营养转移的重要性以及通过生物技术手段改造作物提高营养元素利用效率提供了新的理论依据。