干旱是最常见的影响植物生长、发育和产量的重要环境因素之一,了解植物的干旱耐受性机制是提高农作物产量的重要途径。在长期的生存过程中,植物已经进化出一系列应对干旱的方法,主要包括御旱、耐旱和避旱。御旱是植物体通过减少水分丧失,保存水分来主动避旱的方式;耐旱是植物体通过自身的防御减少细胞水分的丧失,来降低对细胞伤害的方式;避旱是指植物体通过调节生长周期,例如提前开花等方式来调控干旱。植物的抗旱机制是一个十分复杂的网络。随着高通量技术的出现,有关miRNA参与植物的干旱研究报道已经越来越多,这为研究植物的抗旱育种提供了一条新的思路。miRNA是一类非编码的内源性的小分子RNA,其序列长度一般为21-23碱基,这些短的序列可以作用于一类靶基因,通过抑制靶基因的翻译或降解靶基因,从而使靶基因发挥功能。玉米是我国重要的粮食作物和工业原料,在国民经济发展中占有非常重要的地位。而目前干旱是限制我国玉米产量提高的重要因素之一。因此发掘玉米抗旱相关miRNA和其靶基因对提高玉米的产量具有非常重要的意义。本研究利用高通量测序的技术获得了一个可能与干旱相关的ZmmiR190,我们围绕此基因进行了研究,并获得了如下主要的结果1.通过高通测序得到了一个新的玉米ZmmiR190,经过生物信息学预测其靶基因为ZmCRP04和ZmCRP95,采用荧光定量的方法检测发现miRNA和靶基因在不同逆境胁迫处理下其表达量呈现一个负相关性。通过5’RACE的方法确定了ZmmiR190对其靶基因ZmCRP04和ZmCRP95的剪切位点存在于第10个和11个碱基之间;最后我们通过对靶基因上miRNA的结合位点进行突变,利用拟南芥杂交实验进一步验证了ZmmiR190可以与其靶基因相互作用。2.我们对ZmmiR190的前体序列进行克隆,并构建了过表达载体ZmmiR190-p1301a,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥。转基因拟南芥在干旱胁迫处理的情况下表现出了明显的不抗旱性。结果说明过表达ZmmiR190的拟南芥对干旱的敏感性增加。在含有0.3μM和0.5μM的ABA平板上转基因拟南芥的萌发率低于野生型,且在含有10μM ABA的平板上过表达ZmmiR90转基因植株的根长与野生型相比明显降低,这说明miRNA可能参与到ABA介导的调控通路。3.将miRNA的前体构建玉米过表达载体ZmmiR190-CUB,采用玉米特异性启动子U6,通过农杆菌侵染的方法获得转基因玉米,对转基因玉米进行干旱分析发现ZmmiR190转基因玉米抗旱性比野生型低。接着我们对转基因玉米和对照组进行了转录组分析,发现转基因玉米中有许多与干旱相关基因的表达量下降,同时其靶基因的表达量也呈现下降趋势。4.我们通过克隆得到了靶基因ZmCRP04的全长CDS序列,测序结果显示该基因全长741bp,编码247个氨基酸。实时荧光定量PCR结果显示ZmCRP04在检测的八个组织:根、茎、叶、花粉、苞叶、花丝、雄蕊及果穗中都有表达,其表达量在叶子中最高。诱导表达模式分析显示,在不同的非生物逆境胁迫下,ZmCRP04的表达量都发生了变化,说明ZmCRP04的表达受到逆境的诱导。亚细胞定位分析结果显示,ZmCRP04基因编码的蛋白定位于细胞核中,表明ZmCRP04是一个核定位蛋白。5.ZmCRP04过表达拟南芥的抗旱性与野生型（哥伦比亚）相比有所提高。干旱处理之后,过表达转基因拟南芥中丙二醛的含量及相对电导率与野生型相比有所降低。我们对叶片失水率进行统计发现,与野生型植株相比转基因拟南芥的失水速率降低。同时,在干旱处理之后,拟南芥中逆境相关基因的表达量有所提高,这些实验结果说明ZmCRP04增强了拟南芥的干旱耐受性。6.ZmCRP04转基因拟南芥植株在200m M和250m M的甘露醇平板上的萌发率远远高于野生型拟南芥植株;转基因拟南芥植株在75m M和150m M的Na Cl平板上的萌发率与野生型相比也是升高的。同时我们发现过表达拟南芥在含有200m M和250m M甘露醇处理下的根长比野生型较长,这些实验结果进一步说明ZmCRP04基因可以增强拟南芥的干旱耐受性。7.过量表达ZmCRP04的转基因水稻与野生型（中花11）相比,在250m M PEG模拟干旱的处理下转基因水稻表现出了高的抗旱性。同时对转基因水稻和野生型水稻的丙二醛含量和相对电导率进行统计,统计结果显示ZmCRP04转基因植株体内的丙二醛含量和电导率比野生型较低。这些结果进一步表明ZmCRP04基因可以增强过表达转基因水稻的抗旱性。此外,转基因水稻对外源ABA的敏感性提高,说明ZmCRP04可能参与了水稻中ABA介导的信号通路。以上实验结果说明ZmmiR190可以通过调控靶基因ZmCRP04的表达,从而调控植物的抗旱性。过量表达ZmCRP04可以提高转基因植株的干旱耐受性,这一发现为利用基因工程的方法进行玉米抗旱育种提供了基础。