氮肥的大量施用,在提高玉米产量的同时,也导致生产成本增加和环境污染加剧。玉米氮素利用遗传调控机制的研究为培育氮高效品种提供了重要的理论依据。本研究根据玉米测序品种B73全基因组和Mo17部分基因组序列,结合植物碳氮代谢途径关键基因的组成和结构信息,预测出186个玉米碳氮(C/N)代谢途径基因和它们对应的基因组物理位置,并通过分析玉米IBM重组自交系群体定位了这些基因在染色体上遗传位置。利用基因芯片和RNAseq技术,确定了碳氮代谢途径基因表达模式和25个玉米多样性系在未授粉穗部之间的mRNA表达量和自由氨基酸含量的关系。我们对参与玉米天冬酰胺代谢途径的碳氮基因进行了进一步遗传解析,通过分析基因eQTL和mQTL的分布,以及氨基酸丰度与籽粒C/N成分、产量形成和氮肥利用率(NUE)的关联性,发现改变编码天冬酰胺合成酶和降解酶基因的表达,可以调节玉米体内不同氨基酸的丰度和碳氮平衡,并进一步影响籽粒醇溶性蛋白积累、籽粒产量。本实验室正致力于对玉米NUE的C/N基因及其氨基酸代谢网络遗传解析和目的基因的遗传转化,以期为玉米氮肥高效利用的分子设计育种提供理论帮助。