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大豆富含丰富的植物蛋白质和油脂,在人类生活中发挥着重要作用。同时,大豆也是典型的生物固氮作物,为植物的生长发育提供了充足的清洁氮源,对发展可持续绿色农业具有重要意义。固氮根瘤是根瘤菌侵染宿主,在其根系上形成的特化器官。以往的研究表明,浅根型大豆有较好的三维构型,不仅可以更好的吸收土壤中的养分,而且与根瘤菌更能高效结瘤。此外,接种根瘤菌亦可改变根构型。说明根构型与结瘤固氮密切相关。然而,关于根构型建成和结瘤固氮的遗传分子机制还不是十分清楚。本实验室前期利用大豆根构型和结瘤相关性状存在显著差异的亲本JD12和NF58所构建175份F9:11代重组自交系群体进行QTL（Quantitative trait locus）定位,发现多个控制大豆根构型与结瘤性状的QTLs。其中,q BNF-C2的LOD值最大,是控制根系发育与结瘤的重要遗传位点。然而,关于控制该位点的主要候选基因的克隆及其功能还未明晰。因此,本研究在此工作基础上,结合生物信息学相关技术克隆了q BNF-C2的主要候选基因,根据其可能的生物学功能命名为GmCRN1（Control Root Architecture and Nodulation 1）,并进一步探究了该基因在大豆根构型建成和结瘤中的生物学功能,主要结果如下:（1）利用大豆转基因复合植株分析GmCRN1过表达和RNAi干涉表型,发现过表达GmCRN1可以显著促进大豆结瘤,增加了根瘤数量,提高根瘤的固氮能力,促进根系生长,进而提高了大豆生物量,而RNAi干涉则表现相反表型。表明GmCRN1的确为q BNF-C2的主要候选基因。（2）通过GmCRN1的亲本差异分析,发现存在1个SNP位点引起氨基酸的变异,由精氨酸变为苏氨酸。亚细胞定位发现,JD12类型的GmCRN1定位在细胞核中,突变型蛋白Gmcrn1则部分滞留于细胞质中。暗示了GmCRN1外显子上的SNP变异可能是引起GmCRN1在RILs（Recombinant inbred lines）群体中根构型与结瘤表型差异的关键。（3）生物信息学分析表明,GmCRN1在豆科植物中高度保守,是豆科植物特有的转录因子,在其他非豆科植物中不存在同源基因。大豆中含有两个同源基因,氨基酸序列相似度高达90%以上。（4）GmCRN1在不同亲本中的花、叶、荚、根系和根瘤中均有表达。进一步利用GmCRN1启动子驱动GUS的大豆转基因复合植株分析其在根系及根瘤中的组织定位,发现GmCRN1的表达起始于根的维管组织,在根瘤形成初期,主要在根系与根瘤中的维管束交界处表达;随着根瘤的发育,GmCRN1主要在根瘤表皮、皮层和根瘤类菌体中定位。说明GmCRN1的表达在大豆根系生长和根瘤发育中发挥功能。（5）近等基因系材料的水培试验表明,功能型GmCRN1可以显著增加根瘤数目、根瘤干重,根瘤类菌体的侵染细胞数量,进而提高了根瘤的固氮能力;此外,与GmCRN1非功能型的近等基因系材料相比,GmCRN1能显著促进根系的生长,增加根系长度、根表面积和平均直径。说明GmCRN1协同调控大豆根系及根瘤的生长发育。（6）利用回补GmCRN1进行水培试验结果表明,回补GmCRN1能恢复大豆根瘤数量,根瘤干重和根瘤固氮能力,同时亦能显著促进根系的生长,进而提高了大豆生物量。（7）嫁接试验结果表明,GmCRN1对大豆结瘤的促进作用并非依赖于地上部GmCRN1的调控。当砧木为功能型GmCRN1时,均能显著促进大豆结瘤和根系生长,增加根瘤数目、根瘤干重以及提高根瘤的固氮能力,进而增加植株生物量。综上所述,本研究基于实验室前期对大豆根构型和结瘤相关性状的QTL定位,对调控大豆结瘤和根构型的候选基因GmCRN1进行功能分析,发现GmCRN1能够促进大豆结瘤和根系生长,进而增加植株生物量。本研究初步阐述了GmCRN1对大豆的根构型建成和结瘤具有协同调控作用。研究结果为高效生物固氮的大豆遗传改良提供候选基因或候选片段,同时为探究大豆根构型与结瘤固氮协同调控机制的研究提供理论依据。