磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)是磷脂酰胆碱磷脂水解酶,特异作用磷脂内部4号位磷酯键,生成的磷脂酸(Phosphatidicacid,PA)作为一类脂质第二信使,在植物生长发育和逆境应答中起重要作用。PLD基因家族的全基因组鉴定只在几种模式植物上有报道。玉米基因组庞大,大量重复序列和重组序列的存在又使其更为复杂,可能导致ZmPLD基因家族各成员在进化和功能上的多样化。然而,除少数几篇关于个别成员克隆和功能验证的报道外,对ZmPLD基因家族尚未进行过全基因组鉴定和表达验证。为此,本研究在同源比对和保守结构域分析对ZmPLD基因家族进行全基因组鉴定的基础上,对ZmPLD基因家族各成员的染色体定位、亲缘关系、顺式作用元件、基因结构和表达模式进行生物信息学分析,并用实时荧光定量PCR技术验证ZmPLD基因家族各成员的在非生物逆境胁迫及激素诱导下的表达特性,以期为解析玉米非生物逆境抗性的分子机理提供参考。主要结果如下:(1)通过同源比对和保守结构域分析,从玉米基因组中确定出13个ZmPLD基因家族成员,随机分布于10条染色体中的7条。根据其推导蛋白与拟南芥和水稻PLD蛋白的同源性,将这13个基因分为α、β、δ和ζ四个亚家族,分别包括8、1、3和1个成员。这些成员间基因结构变异较大,内含子数有0,1、2、3和9多种情况。在13个推导蛋白中,除ZmPLDζ含有PX-PH和C2结构域外,其余12个均含有HKD和C2结构域。(2)用PlantCARE软件,在这13个ZmPLD基因编码序列上游响应脱落酸、茉莉酸、赤霉素等激素的多个顺式作用元件,说明这些基因的表达可能受生长发育和逆境胁迫的调节,与多条信号转导途径有关。(3)根据相关数据库中的表达数据分析ZmPLD基因家族成员在不同组织器官和不同发育阶段的表达模式,ZmPLDδ1和ZmPLDδ2的表达持续较高,ZmPLDα3、ZmPLDα4、ZmPLDα6和ZmPLDα8四个基因的表达一直较低,只是ZmPLDα3和ZmPLDα4在花药中有一表达高峰。其余7基因的表达在不同组织器官和不同发育阶段差异较大,说明ZmPLD基因家族成员在玉米生长发育的不同阶段发挥各不相同的功能。(4)定量PCR分析结果,在16%聚乙二醇6000模拟干旱胁迫下,除ZmPLDα8在相系中下调表达外,其余ZmPLD基因家族成员在玉米幼苗叶片和根系中均呈不同程度的上调表达。在250 mmol/L NaCl胁迫下,ZmPLDα2、6和7在叶片中,ZmPLDα6和7在根系中各有一上调峰,其他基因的表达无明显变化。在4℃低温胁迫下,除ZmPLDα7在叶片中和ZmPLDα3在根系中的表达明显上调而外,大多数成员的表达均呈明显下调,甚至无表达。(5)在100μmol/L脱落酸诱导下,除ZmPLDαl没有响应和ZmPLDβ下调而外,其余成员在叶片中的表达均呈明显上调,ZmPLDa1、3、6、7、8和ZmPLDβ在根系中的表达上调,ZmPLDα2、、4、5,ZmPLDδ1、2、3和ZmPLDζ在根系中的表达下调。在100 μmol/L茉莉酸甲酯诱导下,除ZmPLDα7在叶片中的表达下调而外,其余各成员在叶片和根系中的均呈不同程度的上调表达,有的还达对照的10倍以上。在100 μmol/L赤霉素诱导下,除ZmPLDα4、6和ZmPLDδ6和在叶片,ZmPLDα7、ZmPLDβ和ZmPLDβ1在根系中有一明显的表达峰而外,其余各成员的表达响应没有明显规律。上述结果表明,ZmPLD基因家族的13个成员真实存在,各成员在基因结构和表达模式上呈现明显的多样性,在玉米生长发育和逆境胁迫应答中的功能也可能各不相同。