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液泡H~+-ATPase(V-ATPase)在植物生长发育和胁迫响应中起着重要作用,其主要功能是通过水解ATP使H~+跨生物膜易位。VHA-H基因在小麦和盐地碱蓬中参与胁迫应答,但目前在玉米中还尚未被研究。因此开展玉米ZmVHA-H2基因的功能的研究迫在眉睫。本研究首先对VHA-H基因家族在11种主要作物中进行鉴定及分析,同时以玉米自交系掖478为研究材料,克隆得到ZmVHA-H2基因,围绕该基因进行了特性分析及抗性鉴定。实验结果如下:1.在11种主要作物中对VHA-H基因家族进行鉴定及分析。在11个农作物中共鉴定出22个VHA-H基因,并且进一步研究了物种进化关系、家族成员的启动子元件、基因结构和保守结构域及转录本的选择性剪切。结果表明植物中的VHA-H基因家族成员主要在N末端结构域显示遗传结构和转录本多样性,推测N末端结构域是蛋白质多样性的主要来源和物种特异性适应的主要功能区域,而C末端结构域保守,可能保留了VHA-H基因的原始功能和特征。2.获得玉米ZmVHA-H2基因及其启动子并对其进行序列分析。通过与网站公布序列比对,从玉米掖478中克隆了V-ATPase H亚基基因ZmVHA-H2。ZmVHA-H2基因全长1359 bp,编码452个氨基酸,包含两个domain(N-terminal和C-terminal domain)。ZmVHA-H2基因的启动子元件分析表明,该基因参与多种胁迫响应。3.对玉米ZmVHA-H2基因进行表达模式分析。在低磷胁迫时,ZmVHA-H2基因在叶和根中的表达都显著高于胁迫前水平,且在根中尤为明显;模拟干旱胁迫时,ZmVHA-H2基因在叶和根中的表达量均下调;在盐胁迫下,ZmVHA-H2基因在叶中的表达模式总体呈先下降后上升,而在根中时先上升后下降。结果表明,ZmVHA-H基因响应低磷、干旱和盐胁迫。4.使用农杆菌侵染法得到ZmVHA-H2转基因拟南芥植株。对过表达ZmVHA-H2基因的拟南芥进行鉴定,结果表明在NaCl处理条件下,转基因株系的种子萌发率及成苗率均高于WT;转基因拟南芥进行干旱胁迫试验结果表明在失水0.5 h、1.5 h、3.5 h、24 h时转基因拟南芥的鲜重高于野生型,并且在24 h时植株呈完全脱水状态,转基因植株和野生型差异显著。综上所述,基因家族鉴定的结果有助于进一步了解VHA-H基因的结构、功能和进化。过表达ZmVHA-H2基因可以提高植物对逆境胁迫的响应能力,本研究结果为作物抗逆遗传改良提供了新的候选基因,并且为研究V-H~+-ATPase的抗逆机制提供了新的思路。