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玉米是我国最重要的三大粮食作物之一,同时也是重要的饲料作物、经济作物和能源作物,在国民经济中占有重要地位。拓扑异构酶Ⅰ在自然界广泛存在,在生物体的生长发育过程中具有十分重要的功能。迄今为止,尚未见到禾谷类作物拓扑异构酶Ⅰ基因克隆以及表达分析的报道。本研究对玉米拓扑异构酶Ⅰ基因ZmTop1进行了分子克隆与序列特征分析,同时对该基因在环境胁迫、激素处理下的表达模式进行了分析。研究结果如下：(1)玉米拓扑异构酶Ⅰ基因ZmTop1基因组DNA全长5325bp,含有15个外显子和14个内含子。ZmTop1基因全长cDNA序列大小为3265bp,可读框长度为2715bp,编码904个氨基酸。(2)序列分析表明,904个氨基酸具有四个保守结构域。玉米拓扑异构酶Ⅰ序列与水稻等其它植物拓扑异构酶Ⅰ序列的相似性较高。基于人拓扑异构酶Ⅰ的结构信息,构建了玉米拓扑异构酶Ⅰ的空间结构。在玉米ZmTop1基因启动子区域,存在参与植物激素与光信号应答、非生物学胁迫响应的169个顺式调控元件。利用生物信息学策略将玉米拓扑异构酶Ⅰ定位于玉米的细胞核。(3)玉米拓扑异构酶1基因ZmTop1在玉米叶、根、雄穗、雌穗、茎秆中均能检测到表达。(4)干旱、高温、低温等非生物胁迫处理下,玉米叶和根中ZmTop1表达量随胁迫时间的推移表现出一定的波动性。特定浓度激素处理后玉米叶中的ZmTop1表达量变幅较小,根中ZmTop1表达量分别在处理后2h和24h达到最高。不同浓度激素处理后玉米叶中ZmTop1表达量均显著降低,玉米根中的ZmTopl表达量显著上调。