【摘 要】
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玉米（Zeamays L.）是世界公认的最重要粮食作物之一,其作为粮食、饲料和燃料具有较高的产量潜力和营养价值。干旱是植物生产力的主要环境决定因素之一,干旱导致的玉米损失几乎等于所有其他自然灾害造成的损失之和,且玉米在灌浆期受到干旱将导致籽粒灌浆不充分,从而导致玉米减产。根据国家数据统计,中国目前约有60%的地区（包括河北省的玉米主产区,位于中国北部）属于旱地农业,每年有20%-30%的玉米产量损
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玉米（Zeamays L.）是世界公认的最重要粮食作物之一,其作为粮食、饲料和燃料具有较高的产量潜力和营养价值。干旱是植物生产力的主要环境决定因素之一,干旱导致的玉米损失几乎等于所有其他自然灾害造成的损失之和,且玉米在灌浆期受到干旱将导致籽粒灌浆不充分,从而导致玉米减产。根据国家数据统计,中国目前约有60%的地区（包括河北省的玉米主产区,位于中国北部）属于旱地农业,每年有20%-30%的玉米产量损失归因于干旱胁迫。因此,揭示玉米灌浆期耐旱性机制对玉米抗旱育种和确保全球粮食产量至关重要。本试验选取两个耐旱性不同的玉米杂交种,耐旱品种农单476（drought-tolerant hybrid,T）、敏感品种众信978（drought-sensitive hybrid,S）,通过研究玉米灌浆期在干旱胁迫（drought,D）和正常处理（control,C）条件下的表型特征、蛋白质组学与转录组学,筛选出与玉米灌浆期籽粒耐旱相关的蛋白、基因和代谢途径,并运用qRT-PCR实验进行分析验证蛋白质组学和转录组学测序结果的准确性,此外,对耐旱基因进行克隆及生物信息学分析,主要研究结果如下:1、对两种处理条件下的两个玉米品种进行表型特征数据统计分析,干旱处理前后的耐旱品种的穗长、秃尖长、穗行数与行粒数均无显著变化;干旱处理后的干旱敏感品种与处理前相比,穗行数无显著变化,但穗长显著减小、秃尖长度显著增加、行粒数显著减少。2、通过DIA蛋白质组学测序技术鉴定到了 826个差异富集蛋白质（DAPs）,其中7个DAPs特异性富集在耐旱杂交种农单476（TCTD比较组）中;45个DAPs在敏感杂交种众信978（SCSD）中独特富集;18个DAPs在两个比较组（TCTD与SCSD）中重叠富集。耐旱品种的耐旱性主要归因于一些关键蛋白,如伴侣蛋白、豌豆球蛋白、DNA复制相关酶和ABA响应型RAB17蛋白等;此外,还有一些与耐旱相关的代谢途径,如淀粉和蔗糖代谢途径、泛素介导的蛋白水解途径、萜类化合物主链生物合途径与RNA转运途径等。3、通过RNA测序（RNA-seq）技术鉴定到了 7492个差异表达基因（DEGs）,在农单476（TCTD 比较组）中鉴定到了 365个DEGs,其中176个DEGs上调,189个DEGs下调;106个DEGs在TCTD 比较组中独特富集。耐旱品种的耐旱性与一些基因有关,如C3HC4型环状锌指蛋白基因（Zm00001d032 750）、羟脯氨酸O-半乳糖基转移酶GALT4基因（Zm00001d033573）、钙调蛋白7基因（Zm00001d043144）和硼转运蛋白基因（Zm00Zm00001d039647）、F1F0-ATPase抑制剂蛋白基因（Zm00001d031940）、转录因子（bZIP,MADS,RAP2-3）基因（Zm00001d053988,Zm00001d047356,Zm00001d037941）;以及一些耐旱代谢途径,如内质网中的蛋白质加工途径、光合作用途径和光合作用-天线蛋白途径等。4、克隆出了两个耐旱性相关的基因:钙调蛋白7基因（Zm00001d043144）和硼转运蛋白基因（Zm00001d039647）,并对其进行了生物信息学分析。本研究挖掘出了玉米在灌浆期的抗旱性蛋白、基因和代谢途径,并克隆出了相关耐旱性基因,对其进行了分析,为后期玉米抗旱性育种研究提供参考。
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