玉米(Zea mays ssp.mays L.)是世界上分布最广泛的粮食作物之一,近年来在我国的种植面积超越小麦和水稻而居第一位。为了发现更多新的玉米品种,热带亚热带玉米凭借着丰富的遗传变异,成为最主要的研究对象。但在温带地区这些品种的光周期的敏感性成为制约品种选育的主要障碍。至今,玉米光周期的研究已经被初步报道,但是光周期路径中的相关基因具体是通过哪些机制来影响玉米的开花发育,尚不清楚。植物光周期的过程极其复杂,涉及众多基因的协调参与,本研究以温带光周期不敏感的黄早4(H4)以及与光周期敏感热带自交系CML288构建的近等基因系496-10(H4-NIL)为试验材料,在长日照条件下不同时期的茎尖观察分析光周期敏感时期,并以不同时期的叶片进行转录组高通量测序,结合生物信息学、RT-PCR等方法,分析两种材料在长日照条件下不同发育时期(营养生长期、营养生长向生殖生长转化期、生殖生长期)的表达模式及调控路径。本研究的主要结论如下:1.通过茎尖形态观察,发现H4的茎尖在3、4、5、6叶期分别与H4-NIL的茎尖在3、5、6、7叶期时有相一致的发育形态。根据茎尖形态将其定义为三个发育时期,营养生长期;营养生长向生殖生长转化时期;生殖生长期。利用RNA-seq技术对H4的3、4、5、6叶期及H4-NIL的3、5、6、7叶期进行高通量测序。得到的reads数在2500~2800万之间,这其中大约有64%的reads在基因组上有唯一的匹配位点。2.生物信息学分析表明,H4和H4-NIL的对应叶期分别有357、531、736、655个差异表达的基因,在上调的基因中,分别有99、126、94、203个基因在4个不同叶期特异表达,其中有4个基因在4个叶期中都上调;下调的基因中,分别有122、279、417、229个基因在4个不同叶期特异表达,其中12个基因在4个叶期都下调。根据GO注释,富集到的基因功能主要集中于催化活性、氧化还原酶活性、代谢过程和氧化还原反应四大类。而在生物过程类别中,这些差异基因主要参与离子传输和光合作用,利用Cytoscape(v3.0.2)插件ClueGO+Cluepedia v2.1.3,结合差异基因,生物过程以及KEGG通路分析,将该差异基因进行分类,我们发现很多基因涉及不仅一个功能类别,说明光周期敏感机制涉及多种功能及代谢调控,并可能与其他机制调控相互作用。3.通过差异相关基因聚类,按照不同叶期的表达量变化将这些差异表达基因分为三类:第一类可能是在营养生长阶段向生殖生长阶段转化的阶段起主要作用;第二类基因可能更多的参与了营养生长的调控;第三类可能与生殖生长阶段的生长发育调控有关。4.选取H4和H4-NIL的4个叶期存在表达差异的19个光周期相关基因,根据它们不同叶期的表达量变化将其分为三类:第一类基因GRMZM2G002220、GRMZM2G013398、GRMZM2G076602、GRMZM2G138750、GRMZM2G016756,在营养生长和生殖生长阶段上调,在营养生长向转化阶段下调;第二类AC233888.1_FG002、GRMZM2G062541、GRMZM2G156692、GRMZM2G449950、GRMZM2G021777、GRMZM2G092363、GRMZM2G162737、GRMZM2G165488,在营养生长向生殖生长转化阶段上调,在营养生长和生殖生长阶段下调;第三类GRMZM2G175265、GRMZM2G474769、GRMZM2G004483、GRMZM2G014902、GRMZM2G138455、GRMZM2G165042,在营养生长阶段上调,在营养生长向生殖生长阶段和生殖生长阶段下调。5.通过光周期差异基因间表达模式分析,说明CCA1/LHY、TOE3以及COL9的表达量较高引起CO表达量降低导致H4-NIL开花延迟。此外,这些光周期敏感差异表达基因还涉及种子萌发、幼苗生长以及对非生物胁迫的响应等。