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乙烯是植物生长发育中的调节因子,在植物生长与发育的不同方面以及胁迫响应中起着非常重要的作用(Mattoo等,1991;Abeles等,2012)。本研究通过对小粒爆裂玉米自交系N04自交授粉后5d的果穗进行乙烯处理,根据不同时期百粒干重的差异,选取授粉后20d的籽粒进行差异蛋白鉴定;以自交系N04和丹232为材料对乙烯受体基因Zm ETR2、Zm ERS14和Zm ERS25以及乙烯响应因子Zm MPK6进行同源克隆及序列分析;同时,进一步对Zm ETR2的启动子序列进行同源克隆与作用元件的预测分析,构建亚细胞定位载体及预测分析和构建过表达载体,进行遗传转化拟南芥分析;对Zm MPK6基因构建表达载体,进行遗传转化分析。主要研究结果如下:1.从玉米自交系N04和丹232中扩增获得一条约为2500bp的条带,开放阅读框(ORF)长2301bp。自交系丹232与B73的ORF序列一致,N04与B73的ORF序列有一个碱基的差异,但是编码的氨基酸没有差异,编码的氨基酸全长为767aa。序列分析得知Zm ETR2基因具有典型的乙烯受体家族结构及性质,为乙烯受体家族成员。进化分析显示Zm ETR2蛋白在小麦、水稻、高粱、大豆、谷子和拟南芥等物种间的保守性不高。2.从玉米自交系N04和丹232中分别分段克隆了乙烯受体基因Zm ETR2的启动子区域。二者之间没有差异。对克隆到的启动子区域作用元件预测发现,Zm ETR2基因的启动子区域含有多种光照响应元件,植物激素响应元件,逆境胁迫响应元件以及与植物发育相关响应元件。成功构建Zm ETR2基因亚细胞定位载体;进行亚细胞定位预测,结果显示主要定位在内质网上。3.从玉米自交系N04和丹232中通过同源克隆获得了乙烯受体基因Zm ERS14,Zm ERS25和乙烯响应因子Zm MPK6的基因序列。经过对获得的序列与B73序列比对分析发现,从自交系N04中克隆得到的Zm ERS14基因由于第590位氨基酸发生改变,导致其结构域发生了变化,而自交系丹232中该基因的结构域没有变化。从自交系N04和丹232中克隆的Zm ERS25基因仅编码氨基酸有个别差异,其蛋白结构域无差异。从自交系N04和丹232中克隆的Zm MPK6基因序列,丹232较B73没有差异,而N04中基因DNA序列的第二个外显子前10bp碱基内含子的插入导致ORF序列变短,蛋白结构域预测发现其结构域由完整的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域(S＿TKc)变为目前发现和注释较少的STYKc结构域。4.构建植物表达载体3301-Zm ETR2、3301-Zm MPK6d和3301-Zm MPK6c,并成功转化拟南芥。转3301-Zm ETR2基因的植株现已种植到T2代,转3301-Zm MPK6d和3301-Zm MPK6c基因植株已获得T0代植株,需进一步研究分析其功能。5.对授粉后5d的小粒爆裂玉米自交系N04做乙烯利喷施处理,处理组在20DAP时籽粒百粒干重显著高于对照组,进一步对20DAP的籽粒进行差异蛋白鉴定分析。从找到的36个差异蛋白点中通过质谱鉴定出了18个差异蛋白。这些蛋白主要涉及胁迫响应、能量代谢、蛋白翻译后修饰、信号转导与蛋白合成和未知功能蛋白等过程。其中差异蛋白PPDK1和PPDK2为C4光合途径的限速酶,又是糖酵解途径关键酶,推测C4光合途径,糖酵解途径与乙烯信号转导途径通过PPDK共同调控籽粒灌浆。