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氮素是蛋白质、叶绿体和核酸等有机物的重要组成元素,与玉米根系构型建成和叶片光合作用密切相关。本研究以玉米自交系幼苗为研究对象,采用水培方式对玉米幼苗进行低氮和正常氮素水平处理,在分析其外观和生理性状变异的基础上,进一步利用转录组技术分析其叶片体内的基因表达谱变化,为解析玉米对氮素的利用机制积累有价值的信息和资料。主要研究结果如下:1.35份玉米自交系的叶片和根系对低氮胁迫的反应在基因型间存在明显差异。与正常氮素水平处理相比,低氮胁迫处理14 d,幼苗第1叶（L1）的SPAD值、第2叶（L2）的SPAD值、地上部干重、单株干重整体分别下降了47.22%、41.39%、20.73%和6.79%,根干重、根冠比、总根长、根表面积、根平均直径、根体积、侧根数和初生根长整体分别增加了90.25%、136.69%、1.86%、8.63%、2.69%、12.98%、15.35%和25.62%。经过综合得分分析,依照对低氮胁迫的反应不同,35份玉米自交系可以分为三种类型,包括耐低氮型（Ⅰ型）9份、中间型（Ⅱ型）玉米自交系15份和低氮敏感型（Ⅲ型）玉米自交系11份。其中,低氮胁迫下,耐低氮玉米自交系幼苗期叶片SPAD的降幅较小,根系生物量增幅较大,地上部和整株生物量维持不变,根系性状中各指标（除根平均直径）均大幅度增加,因此具有更高的低氮适应能力。2.低氮胁迫下,玉米自交系幼苗单株和地上部的生物量和氮素积累量、L1和L2的生物量、氮素积累量、叶面积、SPAD值、净光合速率、PSII最大光化学效率、可溶性糖积累量和淀粉积累量也均显著下降,且耐低氮型玉米自交系PH4CV这些指标的降幅小于低氮敏感型玉米自交系PH6WC。相反,玉米叶片的硝酸还原酶（NR）活性在低氮处理下第6 d下显著升高,低氮下PH6WC的L1的谷氨酰胺合成酶（GS）活性无变化,而PH4CV的L1的GS活性显著增加了68.25%,PH6WC的L2的GS活性显著下降了59.90%,而PH4CV的L2的GS活性无变化。3.在低氮胁迫处理6 d,PH4CV玉米苗期L1和L2中分别有1815个和189个基因相较于正常氮素处理差异表达,其中上调的基因数目分别为1216个和69个,下调表达的基因数目分别为599个和120个,可归于生物反应、细胞组分和分子功能3组,涉及氮代谢、光合作用、自噬调节、衰老相关和次生代谢等众多功能类别。在差异表达基因（DEGs）中,有8个参与氮素转运或代谢的基因、13个自噬基因、7个衰老相关基因、22个参与光合作用的基因和6个糖代谢基因,且经过与叶片的SPAD值、干重、氮素积累量、可溶性糖含量和淀粉含量等5个性状进行相关性分析,多数基因均与叶片SPAD值显著相关,仅Zm00001d018568与叶片SPAD值和叶片氮素积累量显著相关,Zm00001d041819与SPAD值显著相关,Zm00001d016558与可溶性糖积累量显著相关。在众多DEGs中,有111个转录因子基因,涉及30个类别,互作分析结果显示,Zm00001d040947与除Zm00001d021057外的110个转录因子均具有互作关系,Zm00001d018568基因与除DBB、E2F-DP和PLATZ转录因子外的27类转录因子（共91个）均存在互作关系,Zm00001d054071基因仅与NAC、MYB、C2H2、HSF和MADS-M-type等5类转录因子存在互作关系,Zm00001d041819仅与MYB、WRKY、AP2/ERF-ERF、GRAS和GARP-G2-like等5类转录因子存在互作关系,而Zm00001d016558仅与b ZIP、LOB、zf-HD、AP2/ERF-AP2和C3H等5类转录因子存在互作关系。说明低氮诱导玉米幼叶衰老过程中,光合系统受到影响,参与碳氮吸收、代谢和再利用等途径的基因被激活,叶片中储存的营养物质被有效再利用,加速叶片衰老,以维持新生叶片或组织的正常生长。转录因子可能参与调控氮素转运或代谢基因、氮素转运蛋白基因、自噬基因和衰老相关基因等结构基因,从而导致低氮胁迫下叶片SPAD值下降和氮素积累量降低等现象的出现。