以通过改良植株形态来增加种植密度，进而提高群体光合效率为目标的耐密型玉米新品种选育，是当前实现玉米高产的重要途径之一。叶夹角是决定群体透光和受光姿态的重要指标，高密度逆境下的适宜叶夹角的玉米新品种，不仅提高群体光合效率，而且能够改善群体内的通风透气性进而提高抗逆性，有利于光合产物的积累和产量的提高。因此，克隆调控玉米叶夹角关键基因和解析叶夹角形成的分子机理，对玉米株型改良、培育耐密高产玉米新品种具有重要的理论和实践意义。课题组以叶夹角小、紧凑型自交系Yu82与叶夹角大、松散型自交系Yu87-1构建的F2∶3家系群体为材料对叶夹角进行了初步定位。在此基础上，本研究已调控玉米叶夹角的主效QTL.qLA2-1为研究对象，首先，构建精细定位群体，对控制玉米叶夹角的主效QTL qLA2-1进行精细定位，通过生物信息学分析、基因功能注释及亲本、NILs间序列差异性分析，确定并克隆目标区域的候选基因，并采用CRISPR-Cas9技术结合狗尾草遗传转化进行功能验证;其次，采用DAP-Seq技术发掘与其互作的靶基因，并结合RNA-Seq技术证明候选基因对靶基因的作用方式;最后，从细胞学水平上解析候选基因影响叶夹角形成的分子机制。这些研究结果，对揭示玉米叶夹角的分子机制具有重要的科学价值，为创制耐密玉米自交系及耐密高产新品种提供理论基础和技术支持。
　　主要结论如下:
　　1.利用Yu82（直立型株型）与Yu87-1（平展型株型）构建CB3F2/BC3F3、BC4F2/BC4F3及BC5F2/BC5F3等定位群体，并在umc1165与bnlg1297目标区域内开发61对多态性好的SSR标记，对主效QTL qLΛ2-1进行精细定位，最终将qLΛ2-1区间限定在标记SSR2-28和SSR2-35之间，将目标区段距离由0.42Mb缩小到14.37kb，释放出一个BAC(AC193307)。该14.37kb候选区段，共有两个编码基因存在，即GRMZM2G388823和GRMZM2G535623，基因GRMZM2G388823与水稻调控叶夹角的基因OsIBH1具有同源性，因此将GRMZM2G388823命名为ZmIBHI-1。ZmIBB1-1的序列分析结果表明，全长cDNA序列为1088bp，包括61bp的5非编码区（5-UTR）和420bp3-UTR及627bp的开放阅读框(ORF)，编码一个包含由208个氨基酸组成的含有bllLll保守功能结构构域的转录因子。
　　2.荧光定量PCR表明，ZmIBH1-1在整个叶片中均有表达，在叶尖部位表达量最高，叶片中间位置其次，在叶片基部的表达量最低;就不同材料而言，Yu82和Yu87-1-NIL中明显高于Yu87-1;采用CRISPR-Cas9诱变系统结合狗尾草的花序转化方法，对其在模式作物狗尾草中的同源基因SevirIBH1进行诱变，狗尾草SevirIBH1被敲除后的突变体表现为旗叶叶夹角由闭合生长而转变为张开生长和叶耳组织膨大生长的表型，旗叶叶火角增加9.6°、倒数第二片叶（旗叶下一片叶）叶夹角增加5.2°，证明了SevirIBH1对叶夹角进行负调控的作用。
　　3.利用MEME软件对采用DΛP-Seq技术获得的数据进行分析，结果表明ZmIBH1-1与靶基因结合的motifs确定为NNCΛΛGTNG和CΛNGTN，同时发现了3个新的绑定位点:CTTCGNN、GGNGGΛGΛ和CCTNNG。进一步分析发现2次生物学重复中共交叠的靶基因为942个，其中，作用于启动子的靶基因为344个，这些基因主要涉及到激素响应、器官发育，细胞组分、解剖结构发育及发育过程等生物过程。通过生物信息学分析及基因功能注释结果表明，涉及到细胞分裂、分化、细胞壁代谢及生长素、油莱素内酯、细胞分裂素、赤霉素合成及信号传到等81个基因可能影响玉米叶夹角形成。
　　4.以Yu82、Yu87-1及Yu87-1-NIL的7叶期叶片的叶尖、叶片中部及叶枕部位为材料进行RNA-Seq分析，结果表明，叶枕部位差异表达的基因1406个，叶片中间位置1557个，叶尖2435个，这些差异基因在细胞水平上均显著富集在细胞发育与器官形成两个生物学路径上。结合DΛP-Seq获得81个可能影响玉米叶夹角形成的基因，其中23个基因在叶尖、叶片中部及叶枕部位差异表达，即参与细胞壁代谢的基因(GRMZM2G180160、GRMZM2G004435、GRMZM5G813143、GRMZM2G048821、GRMZM2G074850、GRMZM2G427337和GRMZM2G134256)、细胞增殖的基因(GRMZM2G317652和GRMZM2G339563)、生长素的合成与应答的基因(GRMZM2G022212、GRMZM2G168502、AC210199.4_FG003和GRMZM2G342281)、BR应答的基因(GRMZM2G104342、GRMZM2G012861、GRMZM2G136106、GRMZM2G057329和GRMZM2G327595)、细胞分裂素应答的基因(GRMZM2G009344、GRMZM2G335618和GRMZM2G365374)、GA信号传导的基因(GRMZM2G365374)及参与赤霉素代谢的基因(GRMZM2G033413)等相关基因可能涉及叶夹角的调控的分子网络中。除参与生长素信号传导路径的GRMZM2G342281、赤霉素合成路径中的GRMZM2G033413及细胞分裂素影响的GRMZM2G365374的mRNΛ表达量在Yu87-1-NIL中下调外，其余基因在Yu87-1-NIL中均上调，说明ZmIBH1-1抑制GRMZM2G342281、GRMZM2G033413及GRMZM2G365374的mRNA积累，促进其它基因的mRNA积累。
　　5.细胞学分析揭示，Yu87-1-NIL与Yu87-1相比，远轴端支持组织发达，维管束增大，木质化程度高，厚壁细胞的层数较多，细胞较小而多ZmIBH1-1通过直接作用于细胞壁代谢，细胞分裂、分化，植物激素响应的靶基因影响叶枕部位远轴端厚壁细胞的增殖、分化以及维管束的大小从而调控玉米叶夹角的大小。