黄瓜是世界上最重要的栽培蔬菜之一,也是中国第一大设施栽培蔬菜。作为浅根系作物,黄瓜需肥量高,但氮肥利用率低,过度施用氮肥不仅大大增加了种植成本,也带来了一系列环境问题。因此,解析黄瓜高效氮肥捕获和利用的生理机制和分子机制是亟待解答的重要科学问题。现有研究表明,微生物可以帮助植物吸收和利用氮素,但微生物与植物互作来提高植物的氮素吸收利用的相关机制仍存在众多未知。植物氮响应的局部信号通路已经研究较为清晰,但植株如何整合整体的氮素水平并对植株的氮素需求作出响应的系统信号通路还有待进一步研究。土壤、基因型、栽培时间对根际土壤微生物群落组成的综合影响,以及哪些微生物在黄瓜的氮素吸收利用中发挥重要作用同样未知。因此,本试验选择黄瓜品种9930,设计不同的氮素处理,进行转录组测序,并对筛选到的基因进行GO功能富集分析,KEGG通路富集分析和加权共表达网络分析（WCGNA）,挖掘响应氮的系统信号。除此之外,本试验在四种不同的土壤中种植黄瓜栽培品种新泰密刺（XT）和野生品种Cucumis sativus var.hardwickii（HD）,利用不依赖培养的16S r RNA测序技术,比较不同土壤和种植时间对黄瓜根际细菌群落结构的影响,同时筛选能够提高氮素利用效率的菌株。本实验的主要研究结论如下:1.转录组分析揭示黄瓜响应氮系统信号的时间点集中在氮处理后4 h,根系和子叶是系统信号响应的主要部位,在根系中鉴定到763个同时受氮和分根双因素影响的基因,在子叶中鉴定到2338个受氮系统信号影响的差异表达基因。2.GO功能富集和KEGG通路富集分析表明,系统信号在根系中参与了氮代谢、细胞代谢、多肽代谢等过程,根系正在进行强烈的信息交流;系统信号在子叶中参与氧化还原,碳代谢,光合作用以及类异戊二烯代谢等过程。这说明系统信号在平衡碳氮代谢的过程发挥着重要作用,光合作用和类异戊二烯相关的分子可能是潜在的氮m RNA系统信号。3.根据根系和子叶所有处理时间点基因的加权共表达网络分析（WCGNA）结果,在异质氮处理4 h的条件下,在分根高氮一侧根系中鉴定到3个基因,子叶中也鉴定到3个基因。这些基因参与了根系的发育、激素的合成和转运、光合作用等过程。这表明黄瓜氮系统信号发生是一个综合碳氮平衡,与激素调节通路互作,最终通过调节根系的形态建成来调节氮的吸收和利用的复杂过程。4.土壤类型、栽培时间和基因型均对黄瓜根际的细菌群落组成有影响,相较XT,沙土和沙壤土上生长的HD有着优良的生理表型,同时,比起黑土和农场土,HD更适于在沙土和沙壤土上生长。5.沙土和沙壤土中HD可以招募更多的硝化螺菌属（Nitrospira）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、盖氏菌属（Gaiella）、芽孢杆菌属（Bacillus）、膨胀芽孢杆菌属（Tumebacillus）和类芽孢杆菌（Paenibacillus）等。KEGG通路分析表明,这些细菌与黄瓜根系可能有着强烈的物质和能量交换,它们显著富集于氮代谢和植物激素代谢等功能通路。这些通路的显著富集可能是沙土和沙壤土上HD生长更好的重要原因,这些细菌可以作为候选菌株用于提高黄瓜对氮素的吸收和利用,增加黄瓜产量。