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干旱胁迫已成为限制吉林省玉米产量提高的最重要因素之一。干旱可以影响玉米从种子萌发、营养生长到生殖生长产生籽粒的整个生长周期,造成玉米产量的损失。因此,挖掘控制玉米苗期抗旱性的相关基因来发展相关的分子标记,用于指导玉米的分子育种,加快抗旱玉米自交系繁育速度,对提高玉米抗旱性,保证玉米产量具有重要意义。本研究选择68份玉米核心种质资源作为关联群体,利用全基因组关联分析和同源基因克隆技术,挖掘玉米中控制抗旱性的候选基因,并通过拟南芥转基因验证,得到玉米抗旱基因。同时对玉米苗期和开花期株高、茎粗性状进行关联分析,挖掘控制株高和茎粗性状的候选基因。主要的研究结果如下:1、利用基因芯片技术对关联群体进行基因型测序,共获得了40,580个高质量的标记。群体遗传结构分析结果表明,关联群体可分为5个亚群;亲缘关系分析结果显示,群体内个体之间亲缘关系很远。对玉米苗期丙二醛含量抗旱指数、超氧化物歧化酶活性抗旱指数、脯氨酸含量抗旱指数、相对电导率抗旱指数和叶片相对含水量抗旱指数等5个抗旱相关指标进行数据分析,关联群体抗旱程度差异明显,近似正态分布,且不同抗旱指数间相关性很弱。利用Tassel软件对这5个抗旱相关指标进行关联分析,共检测到8个显著关联的标记,这些标记的p值为3.79×10-6～2.67×10-32,表型贡献率为14.6～85.2%。4个标记与丙二醛含量抗旱指数显著关联,3个标记与超氧化物歧化酶活性抗旱指数显著关联,1个标记与相对电导率抗旱指数显著关联。共筛选到5个抗旱候选基因:海藻糖基因、钙依赖的脂质结合蛋白、转录因子MADS、转录因子Zm EREB160和谷胱甘肽S-转移酶。2、利用生物信息学和qRT-PCR技术对抗旱候选基因Zm EREB160分析结果表明,Zm EREB160属于AP2/EREBP转录因子成员,其基因表达受干旱、盐和ABA胁迫诱导。Zm EREB160亚细胞定位在细胞核,在酵母中具有转录激活功能。Zm EREB160通过转基因拟南芥,鉴定过表达植株在不同生长时期的抗旱功能。在苗期,Zm EREB160提高了植株对渗透胁迫和ABA胁迫的抗性。在干旱处理下,过表达植株的存活率比野生型植株高;过表达植株存活率为60-79%,野生型植株存活率为30%;并且拟南芥中抗旱基因DREB2A、COR15A、RD29B和SAG13在过表达植株中的表达量比野生型植株高,ABA信号通路中ABI2和ABI5基因在过表达植株中的表达量也比野生型植株高;过表达植株中的脯氨酸含量和丙二醛含量比野生型植株高,过表达植株中的苯丙氨酸解氨酶活性比野生型植株低。结果表明Zm EREB160通过提高植株中渗透保护物质含量、抗旱基因和ABA信号通路中基因的表达量,增强植株的抗旱性。3、利用生物信息学和NAC基因进化树对ZmNAC33基因分析结果表明,ZmNAC33是拟南芥ATAF1的同源基因,属于NAC转录因子成员。q RT-PCR分析结果表明,ZmNAC33基因表达受干旱、盐和ABA胁迫诱导。ZmNAC33亚细胞定位在细胞核,在酵母中具有转录激活功能。ZmNAC33通过转基因拟南芥,鉴定过表达植株在不同生长时期的抗旱功能。在种子萌发期,ZmNAC33基因提高了拟南芥种子在ABA和渗透胁迫下的种子萌发率。在苗期,ZmNAC33基因提高了植株对渗透胁迫的抗性。在干旱处理下,过表达植株的存活率比野生型植株高;过表达植株存活率为62-81%,野生型植株存活率为26.7%;并且拟南芥中抗旱基因DREB2A、COR47和RD29B在过表达植株中的表达量比野生型植株高,ABA信号通路中ABI5基因在过表达植株中的表达量比野生型植株高;过表达植株中的脯氨酸含量、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性比野生型植株高。结果表明ZmNAC33通过调控植物体内抗旱基因的表达量和参与ABA信号途径中的基因调控,以及提高植株中抗氧化物酶活性和渗透保护物质含量,增强植株的抗旱性。结合关联群体抗旱鉴评结果和ZmNAC33基因序列多态性分析,明确了单倍型Hap1为最优单倍型,为后期分子标记开发和利用提供了试验依据。4、对关联群体在大田中的苗期和开花期株高、茎粗性状进行统计分析表明,性状变异范围广,且符合正态分布。利用Tassel软件对苗期和开花期的株高性状进行关联分析,共检测到38个显著关联的标记;对茎粗性状进行关联分析,共检测到16个显著关联的标记。在苗期的关联位点中发现两个已报道控制株高性状的Dwarf4和RLD2基因,也筛选到6个控制株高的候选基因:转录因子Zm LBD28、Zm GRAS20、Zm GRAS70、Zm OFP16、Zmb HLH10和Prenylated RAB acceptor。本研究对株高性状的关联结果,为后续进一步鉴定控制株高性状基因的功能提供了试验数据。