水稻耐低氮胁迫相关性状的基因定位(2)
缺氮时，植物中含氮的物质如蛋白质、核酸、磷脂等物质合成受影响，后续会造成植物生长缓慢且矮小，分支分蘖数目明显减少，叶片发育不完全，小并且稀薄，花芽数目减少，形成的果实提前成熟而且易脱落；氮素缺失还会影响叶绿素的合成影响植物光和作用，从而导致产量降低。缺氮时叶片发黄是植物缺氮典型表型，是由于植物体内氮的移动性大，老叶中的氮化物分解后在植物幼嫩的组织中被重复利用的原因造成的，外部表型显现为下部叶片逐渐向上发黄[4]。缺氮不严重时，植物外观变化不大，结实不受影响，但通常情况下籽粒与秸秆的比值会发生改变，容易早熟，导致作物产量和品质下降。氮过多时，植株徒长，叶片浓绿茂密。另外，氮素过多也会为植物带来诸多副作用，例如，据研究氮素过多会使植株体内含糖量降低，导致茎秆中机械组柔软，易倒伏和被病虫侵害。氮在产量、品质和抗逆性中起着不可取代极其重要的作用，与农业生产息息相关，具有广阔的应用与研究前景[5]，因此氮又被称之为生命元素。
不同的植物获得氮素的途径不同，通常有两种途径，一种途径是植物的根部与固氮微生物形成共生关系，产生根瘤，通过根瘤固定大气中丰富的氮作为植物的氮素营养来源，这种方式主要出现在多数豆科植物和少数十字花科植物中；另一条途径是植物通过根表皮上的根毛细胞从土壤中吸收NH4+和NO3-等矿质离子，这是包括水稻在内的绝大部分植物获取氮素营养的主要方式，这一途径属于需要消耗代谢能的主动吸收过程[6]。土壤中的氮主要以硝态氮、铵态氮和氨基酸态氮的形式被植物吸收。某些可溶性含氮有机化合物（如各种氨基酸、酸胺和尿素等），但通常情况下可供水稻吸收的有机氮和亚硝态氮并不多[7]。
植物对NH4+和NO3-的吸收过程均是主动转运过程，NO3-被植物根吸收后，小部分在植物根中直接被同化，大部分被转运到地上部，转运到地上部的NO3-进一步被还原成NO2-和NH4+，最终被同化为植物可直接吸收的部分。NH4+进入植物体后，很少以NH4+的形式向上运输，而是快速同化为氨基酸后运往地上部；当植物体内的碳水化合物含量升高时，可促进NH4+的吸收。
高等植物同化铵态氮时主要通过铵转运蛋白（ammonium transporters，AMTs）来进行. 在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，铵转运蛋白分为AMT1和AMT2两类，分别包括5个和1个成员. AtAMT1;1在地下部分和地上部分均有表达，Km值小于 0.5 µmol/L，而AtAMT1;2和AtAMT1;3主要在根中表达，Km值均接近40µmol/L[8]。近年来也有一定数量的硝酸盐转运子基因被报道。可以将这些基因分为两个序列特异的硝酸盐转运家族，NRT1和NRT2。这些摘酸盐的浓度状况并被内源信号如氮代谢和基叶对氮的需求所调控。研究表明NRT2转运子为摘酸盐诱导型、高亲和力吸收系统，而NRT1转运子具备诱导型和组成型表达能力，对氮的吸收也更广泛[9]。水稻中硝酸盐转运蛋白功能研究还不多，通过与 AtNRT1.1序列相似性分离到OsNRT1，但OsNRT1在水稻中的功能目前尚不明确[10]。最近研究发现OsPTR 家族中OsPTR6对二肽和三肽的具有显著的转运能力[11]；OsPTR9 受到外界氮源和近日节律调控，过表达OsPTR9 转基因水稻也可以表现更高的氮素利用率和产量[12]，但仍没有证据表明其具有转运硝酸盐的能力。之前也有关于植物氮素吸收利用的一些文献综述被报道了[13-15]。
数量性状QTL分析是基于高密度分子标记连锁图谱来解析复杂性状的遗传机理[13-15]。研究已经在玉米、小麦、拟南芥和水稻等作物中有大量的运用。采用合适的统计分析方法是有效利用基因型信息和表型信息的关键，关系到QTL定位结果的优劣。根据标记的使用来分，通常分为单标记分析、区间定位（Interval mapping，IM）、复合区间定位（Composite interval mapping，CIM）以及多区间定位（Multiple interval mapping，MIM）[16]。还有完备区间作图法，完备区间作图法（Inclusive composite interval mapping，ICIM）的提出是为了改善复合区间作图的缺点的一种新方法，该方法利用所有标记的信息，通过逐步回归选择重要标记变量来估计其效应，不仅能定位加/显性效应QTL，还能定位上位型互作QTL[17]。QTLs 定位是通过数量性状观察值与标记间的关系分析来确定各个数量性状位点在染色体上的位置、效应，甚至各个QTL之间的相关作用。它实际上是基于一个特定的模型的遗传假设，是统计学上的一个概念。QTL连锁作图的构建策略一般包括：根据不同类型与规模的作图群体，选择相应合适的实验技术，采用适宜的分子标记，利用统计分析软件及数据处理软件。一般连锁作图的群体主要为：F2群体、回交群体（BC）、单倍体加倍的群体（DH）重组自交系群体（RIL）、近等位基因系（NILs）和染色体片段置换系（CSSLs）等。