玉米是世界上重要的粮食作物之一,淀粉作为玉米籽粒中的重要组成部分,对玉米的产量和品质有重要影响。淀粉的生物合成由一系列的酶共同作用,主要包括腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(Adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase,AGPase)、淀粉合酶(Starch synthase,SS)、淀粉分支酶(Starch branching enzyme,SBE)、淀粉去分支酶(Starch debranching enzyme,DBE)以及淀粉磷酸化酶(Starch phosphorylase,SP)。普遍认为AGPase是影响淀粉含量的限速酶,本课题组前期研究中发现一个玉米zmmads11突变体的胚乳淀粉含量比野生型极显著升高,但灌浆中期突变体AGPase活性相较于野生型却降低至30%左右。本论文以分析该突变体中影响AGPase活性的主要因素作为研究目标,通过酶活测定、高通量测序、原生质体转化等一系列实验方法,筛选到两个影响AGPase蛋白含量和活性的热激蛋白,发现热激蛋白影响AGPase活性的一个新途径。主要结果如下:1、玉米Mu转座子插入的zmmads11突变体与野生型W22经过8代回交后,自交获得纯合突变体,分别取纯合突变体zmmads11与野生型W22成熟期胚乳进行了总淀粉和蛋白质含量测定,发现与野生型W22相比,zmmads11纯合突变体胚乳中总淀粉含量极显著升高,而蛋白质含量无显著差异。2、取zmmads11纯合突变体与野生型W22的15 DAP(Days after pollination)胚乳,提取总RNA,实时荧光定量PCR分析玉米胚乳中淀粉合成关键酶AGPase主要编码基因AGPL1(SH2)、AGPS1(BT2)和ADPG转运蛋白编码基因BT1在野生型W22与zmmads11纯合突变体的表达差异情况,结果表明SH2、BT2、BT1表达量无显著差异。3、提取zmmads11纯合突变体和野生型W22的15 DAP胚乳粗酶液,测定AGPase活性,结果表明,与野生型W22相比,zmmads11纯合突变体AGPase活性降低至野生型的30%左右。4、取野生型W22和zmmads11纯合突变体的15 DAP胚乳粗酶液,Western Blot分析测定AGPase组成蛋白SH2、BT2和ADPG转运蛋白BT1的含量,结果显示,与野生型W22相比,zmmads11纯合突变体的SH2和BT2蛋白量明显降低,BT1蛋白也表现出略微的下降。5、转录组分析野生型W22和zmmads11纯合突变体的15 DAP籽粒胚乳RNA,发现差异表达基因中,有10个在zmmads11纯合突变体中上调表达聚类在蛋白质加工途径中的热激蛋白基因,通过基因结构及表达量分析筛选出含有内含子且在灌浆中期高表达的两个热激蛋白基因HSP1、HSP22,构建HSP1、HSP22和AGPL1(SH2)、AGPS1(BT2)基因的过表达载体并利用玉米叶片原生质体系统进行瞬时转化,对转化后的原生质体提取粗蛋白进行AGPase活性测定,结果表明两个热激蛋白HSP1、HSP22能使AGPase活性极显著降低。