豆科植物与土壤中的根瘤菌互作形成的共生固氮系统将改变未来农业氮源的获取方式。共生固氮在豆科植物的根部形成的新的器官—根瘤中进行。植物宿主通过广泛而复杂的信号网络调控根瘤形成和发育、根瘤菌分化与存活、碳氮交换等。然而这些过程的关键基因及其功能亟需进一步发掘,本研究通过正向遗传方法对15个蒺藜苜蓿快中子轰击突变体进行筛选、图位克隆、候选基因和表型分析等发现新的参与固氮共生的相关基因,为进一步解析共生固氮系统提供方向。具体研究发现如下:一、发现4个固氮缺失型突变体和1个成簇根瘤的突变体。通过对15个候选突变体接种根瘤菌ABS7的表型筛选,发现有7个突变体具有固氮缺失型表型和1个突变体能形成簇状根瘤。通过PCR方法对已报道基因的检测,发现fn21384、fn21454、fn21589分别由Mt DNF7、Mt SEN1、Mt DNF4的缺失突变造成的。二、5个候选突变体的图位克隆分析。通过突变体杂交F2代群体的粗定位和精细定位分析,fn21433的突变位点在6号染色体分子标记h2＿175h23a和h2＿2p16d之间;fn21613的突变位点在6号染色体分子标记h2＿2p16d和005D01之间;fn21693的突变位点在7号染色体分子标记h2＿8g20b和005D07之间;fn21399的突变位点可能存在两个,其中一个在4号染色体分子标记h2＿35g18c和h2＿146b13a之间,另一个在8号染色体分子标记001G03和h2＿145c3d之间;fn6168的突变位点在6号染色体分子标记h2＿102a8b以下。通过对定位区域内已报道基因的测序分析,发现突变体fn21693、fn6168分别是Mt EIN2、Mt SST1编码区碱基缺失造成的。三、fn21433的候选基因分析和表型分析。通过全基因组测序分析,发现该突变体的6号染色体上臂16359247到16523335区段共164.088 kb全部缺失,其中存在两个根瘤特异高表达的基因NCR341、NCR343是fn21433的候选基因。通过接种带有不同报告基因的根瘤菌的根瘤表型分析,发现fn21433三周根瘤没有粉色豆血红蛋白的积累。在固氮区,显示根瘤菌的绿色荧光弱,根瘤菌活性标记的Lac Z表达微弱,检测不到显示固氮能力的GUS活性,说明fn21433与根瘤形成和固氮密不可分。四、fn21613的候选基因分析和表型分析。通过全基因组测序分析,发现该突变体的6号染色体下臂30184976到30210318区段共25.342 kb全部缺失,其中存在一个根瘤特异高表达的基因NCR001是fn21613的候选基因。通过接种带有不同报告基因的根瘤菌的三周根瘤表型分析,发现fn21613根瘤固氮区出现褐化。在固氮区,显示根瘤菌的绿色荧光弱,根瘤菌活性标记的Lac Z表达微弱,检测不到显示固氮能力的GUS活性,说明fn21613与根瘤形成和固氮密不可分。本研究通过图位克隆和全基因组测序的方法成功发现了影响固氮共生的NCR基因,为研究植物宿主细胞调控类菌体分化以及研究具有600多个成员的NCR基因家族均提供了新的思路。