干旱是影响全球农作物生长及生产的重要环境因素,热激转录因子(Heat shock factors,Hsfs)和热激蛋白(heat shock proteins,Hsps)在植物发育和抵御非生物侵袭等分子机制中起着至关重要的作用。然而,这些转录因子和热激蛋白在玉米(Zeamays)干旱胁迫响应中的作用鲜有报道。课题组前期研究表明,玉米热激蛋白ZmHsp70-8受干旱胁迫诱导表达,并通过土壤干旱实验初步说明ZmHsp70-8基因的超表达能够提高拟南芥植株成苗阶段对干旱的耐受性。本研究在玉米Hsf家族中筛选与ZmHsp70-8存在相互作用的Hsf成员,进而克隆分析成员特性,并获得Hsf的超表达拟南芥材料,对玉米Hsf和ZmHsp70-8响应干旱的分子机制进行初步探索。试验结果如下:1.ZmHsp70-8基因功能研究:甘露醇处理下的种子萌发和幼苗生长实验,以及转基因拟南芥中MDA和Pro含量的变化说明ZmHsp70-8正向调控植物对干旱胁迫的耐受性。2.ZmHsp70-8互作蛋白的筛选:利clathrin-mediated endocytosis用酵母双杂交和双分子荧光互补实验从玉米Hsf家族中筛选到与ZmHsp70-8具有相互作用的4个ZmHsf2(GRMZM2G164909_P01)、ZmHsf4(GRMZM2G118485_P02)、ZmHsf23(GRMZM2G026742_P01)和 ZmHsf24(GRMZM2G173090_P02)。亚细胞定位结果显示 ZmHsf2、ZmHsf4、ZmHsf23 和ZmHsf24均定位于细胞核;采用RT-qPCR的方法对ZmHsf2、ZmHsf4、ZmHsf23和ZmHsf24在玉米7个组织中的表达以及是否受干旱胁迫诱导表达进行分析,整体而言,幼叶、Barasertib体内幼茎、幼根和老叶的表达量要高于须根、花丝和雄穗,并且这4个基因均受干旱诱导表达,能够响应干旱胁迫。3.ZmHsf24的结构及生物信息学分析:该基因包含2个外显子、1个内含子、具有5’和3’UTR;蛋白质结构包括6个结构域:DBD、HR-A/B、NLS、NES、AHA1和AHA2结构域;系统发育分析表明该基因属于ZmHsfA6亚类家族成员;对ZmHsf24进行启动子分析,该启动子中共检测到13种与应激和激素相关的顺式作用调控元件,说明玉米Hsf24的表达可能受到多种环境因素和多种激素的调控,其中ABRE是ABA依赖的基因表达的顺式调节元件,说明ZmHsf24也可能参与ABA信号通路来抵御逆境胁迫;酵母双杂交试验证实ZmHsf24具有自激活活性,并且AHA基序是自激活所必需的。4.ZmHsf24的基因功能研究:通过花序浸染法以及潮霉素筛选获得超表达ZmHsf24的拟南芥纯合株系,采用qRT-PCR鉴定获得了ZmHsf24拟南芥超表达的三个不同表达量的株系。在甘露醇处理下的种子萌发和移苗试验中,发现超表达植株的根长、植株长势等情况显著好于野生型,这说明ZmHsf24基因的超表达能够提高拟南芥植株对干旱胁迫的耐受性;热激蛋白(Hsp)基因和胁迫相关基因的表达水平在过表达ZmHsf24的拟南芥幼苗中高于MCC950溶解度WT幼苗,这些结果表明,ZmHsf24在植物对干旱的响应中起着至关重要的作用。通过筛选与ZmHsp70-8互作的ZmHsfs,深入研究ZmHsp 70-8和ZmHsf在干旱胁迫下的功能,对其在响应干旱过程中可能的分子机制进行探究,对于提高玉米产量和品质具有重要的理论意义。