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利用种子顶土萌发相关基因培育耐深播玉米新品种是当前应对严峻旱情的新途径。课题组前期研究发现,ZmMYB59基因受深播诱导下调表达,推测该基因在顶土萌发中发挥负调控作用,但未在玉米中进行转基因功能验证。本文通过农杆菌介导将ZmMYB59基因转化到玉米中获得T3代过表达玉米种子。在此基础上,进行不同播深、不同逆境、不同激素处理对其萌发和生理生化指标的影响,主要研究结果如下:1.过表达玉米种子的获得:构建ZmMYB59基因过表达载体pUBI-ZmMYB59-NOS和p35S-2×BAR-35SpolyA,通过农杆菌介导转化到野生型C01玉米中,获得T0代转基因植株后自交3代。在整个材料的繁育过程中,均进行转基因阳性材料的鉴定,最终获得ZmMYB59基因的过表达株系‘187’。2.播深对过表达玉米种子萌发及生理生化指标的影响:10 cm播深条件下过表达玉米的发芽率、发芽指数、活力指数、中胚轴长、苗长等指标均显著低于野生型,但2 cm播深条件下上述指标均无显著性差异(中胚轴长除外)。细胞切片结果发现,ZmMYB59基因过表达显著抑制了两个播深条件下中胚轴细胞的伸长。10 cm播深条件下过表达玉米幼苗中SOD、CAT、APX等酶活性以及Zeatin、GA1、GA4、IAA、SA等激素含量均显著低于野生型,ABA含量显著高于野生型,但2 cm播深条件下过表达玉米幼苗中仅SOD含量显著低于野生型,ABA含量显著高于野生型。表明ZmMYB59基因过表达主要导致玉米种子深播萌发和幼苗生长能力下降,但在浅播条件下影响不大。3.不同播深条件下逆境胁迫对过表达玉米种子萌发的影响:15%PEG模拟干旱处理后,10 cm播深的过表达玉米的发芽率、发芽指数、活力指数、苗长、中胚轴长等指标均显著低于野生型,2 cm播深条件下上述指标均低于野生型,但无显著性差异(中胚轴长除外)。1.0%NaCl处理后,10 cm播深的过表达玉米的发芽指数、活力指数、苗长、中胚轴长、胚芽鞘长均显著低于野生型;2 cm播深下种子萌发性状与表型指标与野生型均无显著性差异。表明ZmMYB59基因过表达主要导致玉米种子深播时的抗逆性下降,但在浅播条件下影响不大。4.不同播深条件下外源激素处理对过表达玉米种子萌发的影响:施加外源赤霉素对过表达玉米种子萌发的促进作用大于野生型,赤霉素合成抑制剂对其抑制作用小于野生型,表明ZmMYB59基因的过表达可能抑制了玉米内源赤霉素的合成。在施加外源生长素及其传输抑制剂、细胞分裂素和油菜素内酯后,对过表达和野生型的促进或抑制效果相差不大。以上结果说明,ZmMYB59基因过表达对玉米种子萌发的影响主要与赤霉素信号代谢途径相关。综上所述,预测ZmMYB59基因可能在玉米种子顶土萌发过程中起负调控作用,且其抑制作用与赤霉素代谢途径密切相关。本文对深入探讨ZmMYB59转录因子调控玉米种子萌发的分子机理具有重要参考价值。