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玉米(maize, Zea mays)是世界上最重要的粮食作物之一,玉米的籽粒是营养储藏的重要器官,在种子总蛋白中,种子储藏蛋白(seed storage proteins, SSP)约占总蛋白含量的70%,其中的醇溶蛋白又是玉米种子储藏蛋白中最重要的蛋白,约占70%。然而由于醇溶蛋白特别是α-醇溶蛋白的必需氨基酸含量较低,影响了玉米的营养价值。而转录因子Opaque2(02)能结合22-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子上的TCCACGTAGA模体序列调控其表达,02基因的突变能降低α-醇溶蛋白的含量,提高含必需氨基酸蛋白的含量,从而提高玉米的营养价值。此外,02还能通过结合核糖体失活蛋白(Ribosome-Inactivating Proteins, RIP)基因启动子上的GATGAPyPuTGPu模体调控其表达。本研究利用生物信息学的方法,在玉米全基因组范围内搜索潜在的02所调控基因；结合双向电泳及质谱技术,分析W64A及其02突变体W64Ao2的差异蛋白,寻找02基因所调控的蛋白；并对19-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子及其本体的DNA甲基化进行分析,探究19-kDa和22-kDa的α-醇溶蛋白基因的表达调控机制,主要研究结果如下：1、在玉米全基因组范围内搜索到31个启动子上含TCCACGTAGA模体的基因,其中有8个是串联重复的22-kDa的α-醇溶蛋白基因。GO分析显示这8个α-醇溶蛋白基因参与营养储藏功能,其他基因主要是参与催化活性的酶类编码基因。而含有GATGAPyPuTGPu模体序列的基因有683个,其中197个基因有功能注释,GO分析显示这些基因参与最多的是结合、催化活性和细胞组分,并且多数参与核酸、蛋白质、氨基酸及糖类等物质的代谢催化反应,另外还有部分转录因子。组织表达分析显示共有12个基因在胚乳中特异性表达,其中8个是22-kDa的α-醇溶蛋白基因,另外4个是含有GATGAPyPuTGPu模体序列的基因,其中包括直接受02调控的RIP基因。2、通过双向电泳和质谱技术共鉴定到W64A及其02突变体间的19个差异蛋白,GO分析发现这些蛋白主要是参与催化和代谢相关酶类,以及参与细胞组成和应激相关。组织表达分析表明6个为种子中特异性高表达的蛋白,分别是与种子储藏相关的蛋白、蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase, PDI)和直接受02基因调控的RIP蛋白。通过RT-PCR实验检测,发现有5个基因在野生型与突变体中的转录水平差异较大。3、对19-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子的DNA甲基化分析发现启动子的高甲基化能抑制醇溶蛋白基因的表达,而组织培养能改变基因启动子上的DNA甲基化状态,从而改变基因的表达水平,而且组织培养对不同基因的DNA甲基化的影响不同,既能降低又能升高DNA甲基化水平。在z1B基因中,zlBl的启动子DNA甲基化水平降低而使其表达水平显著上升,而z1B4和z1B6的启动子DNA甲基化水平升高而使其表达水平显著下降。但z1A基因启动子DNA甲基化的变化对基因的表达几乎没有影响,表现出位点特异性。相比启动子而言,基因本体的DNA甲基化对基因表达的影响要小得多。分析发现高表达的z1A2-1和z1B4基因其本体的DNA甲基化都处于中等的水平(25-30%),而低或不表达的基因的本体DNA甲基化都过高或高低。