随着我国畜牧业的蓬勃发展,作为优质蛋白饲草的紫花苜蓿（Medicago sativa）,其重要性日益突显。然而紫花苜蓿品种多样,其对氮素的反应也有不同表现,氮高效型紫花苜蓿可以达到低肥高产、节约资源、保护环境的效果。因此,为探究紫花苜蓿氮效率的调控机制,本研究依据团队前期对紫花苜蓿氮素利用的研究成果选取8个紫花苜蓿品种为代表,通过对其氮素吸收、固定以及氮转化能力的研究,筛选氮高效型紫花苜蓿品种并且探讨紫花苜蓿氮效率差异的主要影响因素。同时,本研究又通过研究木犀草素、染料木素、大豆苷元和刺芒柄花素4种异黄酮与不同氮效率紫花苜蓿结瘤固氮的相关性以及异黄酮合酶（IFS）及结瘤信号传递通路（nod）相关基因的表达,从而揭示异黄酮对紫花苜蓿氮效率的调控机制,所得研究结果如下:1.紫花苜蓿氮效率差异及其影响因素紫花苜蓿氮效率差异:紫花苜蓿的生长特性、氮素固定特性、氮素吸收特性以及对氮素的转化能力在品种间均具有差异,本研究所选8个紫花苜蓿品种在低氮、适宜氮、高氮处理下氮效率隶属函数综合值的变异系数分别达到了54.66%、49.44%、43.22%。其中,“甘农5号”的氮效率最高,其次是“LW6010”,其平均氮效率隶属函数综合值分别达到0.671和0.665。“甘农5号”和“LW6010”紫花苜蓿在低氮和高氮环境中均能够利用自身特性达到高产的效果。紫花苜蓿氮效率类型的划分:通过聚类分析结合氮效率隶属函数综合值将供试的8个紫花苜蓿品种划分为4个不同的氮效率类型:“LW6010”和“甘农5号”在不同氮素水平下都有较高的氮效率综合值,将其划分为氮高效型;“甘农3号”和“新牧1号”在低氮下氮效率综合值较低,而随着氮素水平的升高,表现出先上升后下降的趋势,将其划分为常效型;“甘农7号”和“龙牧801”在低氮水平下具有较高的氮效率综合值,而随着氮素水平的升高氮效率综合值也下降,因此将其划分为反效型;“陇东苜蓿”和“金皇后”在不同氮素水平下的氮效率综合值都较低,将其划分为低效型。紫花苜蓿氮效率的影响因素:通过主成分分析对紫花苜蓿氮效率相关的21个指标赋权,并对权重进行归一化处理,得出各影响因素对紫花苜蓿氮效率的具体贡献率。对于紫花苜蓿而言,氮素转化能力对其氮效率的贡献率最大,其次是氮素固定特性;各影响因素中,紫花苜蓿的根瘤数和根瘤重作为影响其氮效率的决定因素对紫花苜蓿氮效率的贡献率分别达到了9.49%和9.47%,位居第一和第二。2.异黄酮对紫花苜蓿氮效率的调控紫花苜蓿的结瘤固氮与异黄酮含量:紫花苜蓿的结瘤固氮与异黄酮含量显著正相关,在外源氮素浓度改变时,紫花苜蓿能通过提高茎叶和根系中木犀草素、染料木素、大豆苷元、刺芒柄花素以及总异黄酮含量,从而促进结瘤来提高单株固氮潜力。异黄酮对不同氮效率紫花苜蓿结瘤固氮的调控:异黄酮对紫花苜蓿结瘤固氮的调控在不同氮效率品种间具有差异,氮高效型紫花苜蓿在氮胁迫时通过IFS基因表达的协同上调从而提高异黄酮含量来促进结瘤固氮;氮低效型紫花苜蓿在氮胁迫时只有部分IFS基因上调,因此其结瘤固氮能力较低。异黄酮对紫花苜蓿氮效率的调控机制:紫花苜蓿主要通过茎叶中IFS基因和根系中IFS-1、IFS-2基因的表达合成异黄酮,进而刺激茎叶中nod-1、nod-2以及根系中nod-1基因表达来促进结瘤固氮,从而对紫花苜蓿的氮效率进行调控。氮高效型紫花苜蓿是因为在氮胁迫时IFS基因的高表达合成更多异黄酮,进而刺激nod基因高表达来促进结瘤固氮,从而提高氮效率。因此,科学家可以通过操控异黄酮合成途径中IFS基因的表达来提高紫花苜蓿的氮效率,从而改善其农艺性状、提高经济效益。