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干旱等非生物逆境是玉米生产的主要限制因素。在干旱等非生物逆境胁迫下,内源脱落酸(Abscisic acid, ABA)水平升高,通过信号转导,调节下游抗性相关基因的表达,是植物适应环境胁迫的重要机制之一。近年来,陆续证明脱落酸受体样蛋白(Pyrabactin like protein, PYL)、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2C(Serine/threonine protein phosphatase type 2C, PP2C)和蔗糖非酵解型蛋白激酶2(Sucrose non-fermenting protein kinase 2, SnRK2)是ABA信号转导的直接受体、第二信使和第三信使。然而,PP2C和SnRK2都是庞大的家族,其不同成员响应环境胁迫,转导ABA信号的具体机制不尽相同,而且各自又催化众多不同下游蛋白的去磷酸化或磷酸化,进而调节各种不同的抗性应答机制。因此,研究干旱胁迫和ABA诱导下磷酸化蛋白质组学差异,即可对响应非生物逆境胁迫的ABA信号转导下游的磷酸化底物蛋白做全基因组分析,为植物非生物逆境抗性的分子机理研究提供更多的参考。本研究采用基于液相色谱串联质谱(Liquid chromatography tandem-mass spectrometry, LC-MS/MS)的定量磷酸化蛋白质组学分析(Quantitative phosphoproteomic analysis)方法,分析玉米幼苗响应干旱胁迫和ABA诱导的蛋白质磷酸化差异,筛选ABA信号转导途径下游可能的PP2C去磷酸化或SnRK2磷酸化底物。主要结果如下：(1)经干旱胁迫和ABA诱导后,用高效液相色谱串联质谱分析鉴定出2750个磷酸化蛋白,用非标记定量磷酸化蛋白质组学技术从其中筛选出响应干旱和ABA诱导的磷酸化蛋白517个,其中上调或下调方向相同的有96个。这517个磷酸化蛋白中的亚细胞定位和功能分类也有较多的重叠,其中包括13个受体蛋白,而其中11个又是磷酸激酶。(2) STRING软件分析表明,响应干旱胁迫的266个磷酸化蛋白,有42个存在互作关系。其中,果糖激酶2、磷酸甘油酸激酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SNT7、盐诱导MAP激酶1和钙离子依赖型蛋白激酶都与多个蛋白存在互用关系,处于互作网络的交汇点。响应ABA诱导的352个磷酸化蛋白,有49个存在互作关系,包括丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶NAK和SNT7,以及PP2C家族的一个成员。这个PP2C成员处于互作网络的交汇点,与6个蛋白存在互作关系。(3)Motif-X软件分析表明,响应干旱胁迫和ABA诱导的517个磷酸化蛋白的降解肽段中,存在[pSP]、[pSD]、[pTP]、[RXXpS]和[LXRXXpS]共5种磷酸化基序。其中,[pSP]基序发现于有丝分裂原活化蛋白激酶底物,[pTP]基序为细胞周期依赖型激酶底物的磷酸化位点。[RXXpS]和[LXRXXpS]基序都是SnRK2底物蛋白的磷酸化位点。在响应干旱胁迫和ABA诱导磷酸化水平上调的238和171个磷酸化蛋白中,各有18和23个包含这两个基序,很可能是SnRK2的底物,有待进一步验证是否属于玉米逆境应答ABA信号转导的下游成员。综上所述,干旱胁迫和ABA诱导引起众多蛋白质磷酸化水平的显著变化,不乏催化蛋白质可逆磷酸化的磷酸酶和激酶,以及磷酸酶和激酶的作用底物。其中,许多蛋白的功能都与逆境胁迫下玉米的ABA信号转导有关。