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玉米是全球重要的粮食、能源、饲料和工业原料作物,低温已成为限制玉米产量提高的重要环境因子之一。因此,深入开展玉米耐冷机制的研究,培育玉米耐冷新品种,是我国乃至全世界玉米遗传改良的重要目标之一。RB-GRP(RNA-binding glycine-rich protein)是富含甘氨酸的一类超级蛋白家族,在植物中广泛存在,与低温、盐离子、重金属、UV及激素响应相关。本研究利用生物信息学的方法鉴定了玉米Zm RB-GRP基因家族,并对部分基因的表达及耐冷功能进行了分析,主要结果如下:1.玉米Zm RB-GRP全基因组检索分析表明玉米中存在23个Zm RB-GRP基因,分布在10条染色体上,其中15个靶向细胞核;进化分析表明Zm RB-GRP家族在玉米中分为4个亚组,有5对旁系同源基因,表明玉米Zm RB-GRP基因数目的增加方式主要为片段基因加倍;玉米、水稻、拟南芥和小麦的RB-GRP比较分析发现2个玉米特有的亚群,表明这些基因是在玉米进化后出现的或者在其它物种中还没有找到对应的基因;启动子及磷酸化预测分析表明Zm RB-GRP包含与多种非生物因子和生物因子响应相关的顺式作用元件。2.从23个Zm RB-GRP基因中挑选8个(每个亚组选取2个),q RT-PCR分析表明这8个基因对盐离子、低温、温度恢复和ABA处理有响应;此外候选基因关联分析表明Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP5、Zm RB-GRP7和Zm RB-GRP14均与冷害条件下四个苗期耐冷性状(可溶性糖含量、含水量、叶片卷曲度和根茎比)中至少1个性状显著相关,表明这4个基因与玉米的苗期耐冷性相关。3.Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP5、Zm RB-GRP7和Zm RB-GRP14可冷互补E.coli BX04突变体(低温敏感性菌株),表明它们在一定程度上可增强E.coli BX04对低温的耐受性。4.核酸结合分析表明Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP7和Zm RB-GRP14能与ss DNA结合,且结合能力与蛋白浓度及盐离子浓度相关,表明Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP7和Zm RB-GRP14可能具有分子伴侣的功能。5.35S::Zm RB-GRP4、35S::Zm RB-GRP5和35S::Zm RB-GRP14转化拟南芥T-DNA插入突变体atgrp7和atgrp2,结果表明这3个基因均可增强拟南芥突变体的耐冷性。6.酵母双杂交显示Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP5均与玉米Dna J基因互作,表明二者均可能通过发挥分子伴侣的功能形成蛋白复合体来调节植株对低温的响应;而Zm RB-GRP4还与DEAD-Box RNA解旋酶(以下简称RH)互作,表明Zm RB-GRP4可能与RH形成复合体参与r RNA的生物合成过程来增强植物耐冷性。总之,本研究利用生物信息及分子生物学实验对玉米Zm RB-GRP家族进行全基因组鉴定和分析,发现Zm RB-GRP4、Zm RB-GRP5、Zm RB-GRP7和Zm RB-GRP14在植物低温响应过程中起着重要作用,研究结果可为Zm RB-GRP的功能研究以及在玉米遗传改良上的应用奠定基础。