氮(N)是植物正常生长发育和农业生产所必需的一种大量元素。农民在农业生产中施用大量的氮肥以维持作物的高产。但是,由于氮肥利用效率过低,大部分没有被植物吸收的氮肥流失到环境中,造成严重的环境污染并且大大增加了农业生产的成本。解决这些问题的一个理想且经济的解决方案是提高作物的氮利用效率,这一直是全世界科学家研究的焦点,但关于它的遗传决定因素和调控机理还有待进一步的探究。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,为30亿人提供35%-60%的热量。提高水稻的氮利用效率是很有必要的。我们的工作表明了水稻NIN-LIKE PROTEIN 1(OsNLP1)在提高NUE过程中起着核心的作用。OsNLP1蛋白定位于细胞核,N饥饿处理可以在转录水平迅速的诱导其表达。在不同施氮条件下,过量表达OsNLP1都提高了水稻的生长、籽粒产量和NUE,而敲除OsNLP1则降低了低氮条件下的籽粒产量和NUE。OsNLP1通过协同调控多个氮素吸收和同化的基因来调控硝态氮和铵态氮的利用。染色质免疫沉淀和酵母单杂交实验分析表明,OsNLP1可以直接结合这些基因的启动子来激活它们的表达。因此,我们的实验结果表明OsNLP1是氮素利用的关键调控因子,是水稻提高氮素利用率和产量的候选基因。此外,我们还证明了拟南芥NIN-LIKE PROTEIN 7(AtNLP7)能够促进棉花植株的生长发育。分别在氮缺乏和氮充足的条件下,转基因棉花都表现出根系更发达,植株生物量增加的表型。转基因植株对N的吸收、N代谢中间产物、总N含量以及参与N同化和信号转导的基因表达水平均有显著提高。我们的结果表明,AtNLP7可以显著提高棉花植株的生物量和NUE,表明AtNLP7在作物改良方面的有效性。