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钙调磷酸酶B类蛋白(calcineurin B-like proteins, CBLs)是近年来鉴定出的一类植物中特有的Ca2+传感器,与其互作的蛋白CIPK(CBL-interacting protein kinase)一起在植物特定的生长发育和应答胁迫过程中起重要作用。对模式植物拟南芥和水稻的研究表明,CIPK广泛参与植物对高盐、低钾和干旱等非生物胁迫的应答反应。目前对于CIPK的研究主要集中在拟南芥和水稻上,其他植物上的研究相对较少。玉米作为世界上重要的粮食作物,干旱与土壤贫瘠等非生物胁迫是限制玉米生产的重要因素,挖掘玉米CIPK基因并进行功能研究,不但具有重要的理论意义,而且具有广泛的应用价值,可以为玉米抗逆转基因育种提供潜在的有效候选基因。本研究从玉米中克隆到一个新的CIPK基因ZmCIPK31,并对其生化属性、表达特性及功能等进行了分析。主要研究工作与结果如下:1、ZmCIPK31基因的克隆与序列分析利用RACE的方法,克隆得到ZmCIPK31全长cDNA,同时利用PCR方法得到了ZmCIPK31的基因组DNA序列和启动子序列。ZmCIPK31基因组含有14个外显子和13个内含子,蛋白结构上具有CIPK所共有的N端激酶结构域和C端NAF保守结构域。对ZmCIPK31启动子序列内的顺式作用元件进行预测分析,发现该基因启动子区域具有光应答、胁迫应答、发育相关、激素相关及其它功能未知的调控结构域。2、ZmCIPK31蛋白激酶活性分析构建原核表达重组载体pET-ZmCIPK31和pMAL-ZmCIPK31,通过原核表达分析,在大肠杆菌中成功的诱导表达了预期大小的目的蛋白。通过蛋白可溶性分析,发现His-tag-ZmCIPK31融合蛋白是不可溶性的,而MBP-ZmCIPK31融合蛋白是可溶性的。因此,将MBP-ZmCIPK31融合蛋白纯化并浓缩,用于蛋白激酶活性分析试验。蛋白自磷酸化试验表明ZmCIPK31具有激酶活性,且微量的Mn2+是有效的辅助因子。3、ZmCIPK31基因在玉米中的表达分析ZmCIPK31在正常生长条件的玉米的茎、根、幼胚、花丝、种子及叶中均有一定量的基础表达,且在花丝中的相对表达量最大。ZmCIPK31受盐、冷和PEG的诱导表达,而不受ABA和脱水处理诱导表达。4、ZmCIPK31亚细胞定位及与ZmCBLs的互作分析洋葱表皮及拟南芥原生质体中ZmCIPK31的亚细胞定位分析表明ZmCIPK31定位于细胞膜、细胞质和细胞核上。酵母双杂实验对ZmCIPK31s与ZmCBLs的互作分析及BiFC实验表明,ZmCIPK31与ZmCBL3和ZmCBL4互作,且NAF结构域是它们互作所必须的结构域;缺失了ZmCIPK31紧邻NAF结构域的C端区域的ZmCIPK31-337C除了与ZmCBL3和ZmCBL4互作外,还与ZmCBL2-1、2-2、5、6互作。5、ZmCIPK31基因转化野生型拟南芥在正常培养条件下的MS培养基、添加100mM NaCl的MS培养基以及冷处理条件下的MS培养基上,过表达ZmCIPK31的转基因拟南芥株系与野生型的种子萌发率、根长对比均没有显著差异,而在125mM和150mM NaCl的MS培养基上,转基因株系的种子萌发率显著高于野生型对照,根长与野生型没有显著差异。