玉米(Zea mays)是重要的粮食产物，易受到如高温、高盐、干旱等环境因子的胁迫影响，从而导致其产量和品质下降。植物中的甲基结合蛋白(MBD)是特异性识别甲基化DNA的重要反式作用因子。MBD蛋白通过召募含有组蛋白去乙酰化酶活性和染色质重塑因子的染色质修饰复合物，使染色质紧密结合，抑制转录，在植物的生长发育过程中起着十分重要的生物学作用。WRKY家族是植物界十分重要的转录因子家族之一，在高等植物的非生物胁迫反应过程中发挥重要作用，并与多种生物过程相关。目前，关于MBD基因的结构和功能在植物中知之甚少，WRKY基因家族在玉米中也研究较少。因此，对其进行分子生物学研究以揭示它们在植物抗逆过程中的生物学功能，将对提高非生物胁迫下玉米的产量和品质具有重要的理论和应用价值。
　　在本研究中，我们从最新版本的玉米(B73)基因组中进行了玉米MBD基因(ZmMBDs)及WRKY基因家族(ZmWRKYs)的全基因组鉴定和表达谱分析。通过电泳迁移率实验(EMSA)研究MBD蛋白ZmMBD11在体外与DNA结合活性。另外，通过亚硫酸氢盐测序方法对高温胁迫下ZmWRKY5和ZmWRKY97启动子区域甲基化水平变化情况进行了研究。主要研究结果如下：
　　1、本研究从玉米B73基因组中首次鉴定出了14个ZmMBD基因，通过对拟南芥、水稻、小麦以及玉米的MBD基因家族的系统发育关系分析，将玉米中的14个MBD蛋白分为4个亚类。此外，通过染色体定位和基因结构分析分别揭示了玉米MBD基因在染色体上的不均等分布和MBD基因结构的特征。最终，通过EST表达数据挖掘、基因芯片数据聚类分析以及对高温、干旱和盐胁迫处理下玉米幼苗叶片和茎的半定量和定量表达谱分析，证明这些MBD基因在高温、干旱以及高盐胁迫条件下具有特定的时空表达模式，并且表现出不同的表达水平，表明玉米MBD基因家族的功能多样化。此外，通过电泳迁移率变化分析(EMSA)，证明其中具有代表性的MBD蛋白ZmMBD11在体外具有甲基DNA结合的活性，表明玉米中的MBD蛋白在识别甲基化胞嘧啶中可能起作用。这些结果将为进一步揭示ZmMBD基因的功能奠定了重要的理论基础，也为进一步阐明植物表观遗传调控机制提供了理论依据。
　　2、此外，本研究鉴定了140个玉米ZmWRKY转录因子，由125个ZmWRKY基因编码。通过对拟南芥、水稻和玉米中WRKY转录因子家族的分子结构特征和系统发育关系的比较分析，将玉米中的140个WRKY转录因子分为三大类和五个亚类。通过对140个ZmWRKY转录因子的编码基因外显子-内含子结构及蛋白保守基序的分析，发现同一亚族ZmWRKY基因结构基本保持一致。进一步通过启动子分析表明，ZmWRKY基因具有大量非生物胁迫以及激素相关的顺式作用元件，表明其可能在非生物胁迫及激素信号调控过程中发挥作用。基因复制关系分析结果表明，片段复制(Segment duplication)和纯化选择(Purification selection)在玉米WRKY基因家族扩张过程中起着重要作用。利用基因芯片数据分析表明ZmWRKY基因在玉米不同生长发育期不同组织中表现出差异表达水平，表明这些基因在玉米生长发育的过程中具有时空表达模式和组织特异性。进一步通过荧光定量PCR验证表明，大多数ZmWRKY基因在高温、干旱和盐胁迫处理后表达水平发生了变化，表明它们可能在非生物胁迫响应中发挥作用。通过亚硫酸氢盐测序分析，我们发现热胁迫处理可以改变ZmWRKY5和ZmWRKY97启动子区域的甲基化水平，主要涉及一些与胁迫相关的顺式作用元件的胞嘧啶位点发生了不同的甲基化变化，表明这些基因在应对逆境胁迫应答过程中，表观遗传调控机制可能发挥着重要的调控作用。总之，这些结果揭示了玉米ZmWRKY转录因子家族成员的全基因组特征，为后续鉴定和分析玉米WRKY基因在调控玉米生长发育过程中的功能奠定了重要的理论基础。