玉米是世界上重要的粮食兼饲料作物,也是重要的工业原料。而干旱是导致我国玉米产量波动的主要原因之一,提高玉米自身的抗旱性已成为保持玉米稳产高产的根本措施之一。众多的研究已报道磷脂酰肌醇(PI)信号途径在植物应答非生物胁迫的过程中起着非常重要的作用。PI代谢途径起始于PI的合成:磷脂酰肌醇合成酶(phosphatidylinositol synthase,PIS)以CDP-DG(CDP-diacylglycerol)和游离的myo-肌醇(myo-inosito1)为底物,生成PI。在本研究中,通过农杆菌介导的玉米芽尖转化法将来自玉米cDNA文库的编码磷脂酰肌醇合成酶基因ZmP-IS,在ubiquitin启动子启动下分别以正义和反义两个方向转入的玉米基因组中。PCR和Southern blotting证明外援基因已被整合到转化植株及其后代的玉米基因组中,并且通过RT-PCR方法分析了转基因植株中ZmPIS基因的表达水平。采用基于ESI-MS/MS的脂质谱测定方法,检测了干旱胁迫处理和复水条件下转基因植株和对照植株叶片中的膜脂成分,结果发现ZmPIS的过表达明显导致了转基因植株叶片中大部分磷脂和糖脂水平的提高。在干旱胁迫条件下,ZmPIS过表达植株叶片中PA、PG、PtdIns、PS、DGDG、MGDG含量明显高于对照植株的。为了更好的了解ZmPIS基因在干旱胁迫条件下的调控机制,采用定量RT-PCR的方法,检测了参与到PI代谢途径、ABA合成途径以及与干旱胁迫应答相关的部分基因的表达水平,结果发现其中很多基因(ZmPLC、ZmPLD、ZmDGK1,、ZmDGK3、ZmPIP5K9、ZmABA1、ZmNCED、ZmAAO1、ZmAAO2、ZmSCA1、ZmP5CS)在ZmPIS过表达植株中的表达水平要高于对照植株的。同时转基因植株后代开花期的抗旱性被检测,结果表明ZmPIS基因的过表达明显提高了植株的耐旱能力。在干旱胁迫条件下,ZmPIS过表达植株具有较高的光合速率,叶片能够保持相对较高的水分含量,细胞膜损伤和膜脂过氧化程度较轻,细胞中积累了更多的可溶性糖和脯氨酸,细胞能够维持较低的溶质势。此外,转基因植株的产量明显高于未转基因对照植株的,这为培育抗旱玉米新品种提供了优良材料,对提高干旱胁迫下玉米产量具有重要意义。