玉米（Zea Mays L.）是全球粮食安全的重要组成部分,干旱是影响玉米生长和发育的主要非生物胁迫。尽管近年来对玉米抗旱性的研究取得了一定的进展,但调控玉米抗旱性的关键基因以及途径的研究仍不完整,对于玉米耐旱性分子机制的解答仍不完善。提高玉米耐旱能力的育种工作需要更好的了解其耐旱的机理,筛选参与耐旱的关键基因。因此,本研究对干旱环境下鉴定到的QTL位点进行元分析,对耐旱杂交种农单476（ND476）和敏感杂交种众信978（ZX978）于大喇叭口期（V12）、抽雄期（VT）、灌浆前期（R2）和灌浆后期（R4）进行各12 d的干旱胁迫处理,对叶片样品进行转录组学测序,并对玉米对干旱最敏感的VT时期进行蛋白质组学水平的比较分析。主要研究结果如下:1.本研究通过元分析对457个与玉米抗旱性相关QTL进行了整合、优化,得到74个“一致性 QTL（meta-QTL,MQTL）”,其中 24 个为热点 MQTL（CI<5 cM）。热点MQTL区域内共有295个基因在GO分析中注释为“response to stimulus”,这些基因可能为玉米响应干旱胁迫的关键基因。2.以玉米杂交种ND476和ZX978为试验材料,在V12、VT、R2和R4时期干旱胁迫和正常水分条件下进行转录组比较分析,挖掘玉米响应干旱胁迫的候选基因,解析玉米响应干旱的遗传机制。（1）ND476四个时期分别鉴定到2403、650、397和313个差异表达基因（DEGs）,ZX978四个时期分别鉴定到2535、1098、426和563个DEGs。对各个时期的DEGs分析表明玉米对干旱胁迫的响应具有时期特异性。（2）K-means聚类将DEGs划分成不同的基因簇,VT时期干旱胁迫下特殊表达的基因簇显著富集到对胁迫的响应。加权基因共表达网络分析（WGCNA）把ND476的DEGs分成12个模块,主要参与干旱胁迫下的脂质代谢和生物合成过程、光合作用、离子稳态、转运、对非生物胁迫和环境刺激的响应;ZX978的DEGs分成14个模块,主要参与干旱胁迫下的次级物质代谢、光合作用、光合电子链传递与防御反应。确定的关键基因有部分和元分析鉴定的候选基因相同,可以作为未来定向克隆和下游分析研究的宝贵遗传资源。（3）基于生物信息学分析,与敏感品种ZX978相比,ND476的耐旱性可以归因于脂质代谢相关基因的积累增多,有助于增强细胞内胁迫信号传导;激活抗氧化物酶防御系统,提高细胞活性氧清除能力;抑制光合作用相关基因表达,平衡光捕获和光利用;激活伴侣蛋白的表达,改善细胞稳态,稳定其它基因免受干旱诱导而变性;激活响应非生物胁迫相关的基因和转录因子,通过基因在复杂网络中相互作用提高耐旱性。3.VT时期是玉米对干旱最敏感的时期,对ND476和ZX978在VT时期干旱胁迫条件下进行生理学和蛋白质组学分析,揭示玉米VT时期的耐旱遗传及挖掘耐旱候选基因。（1）生理分析表明,ND476表现出更好的耐旱性,由于它具有较强的渗透调节作用和活性氧清除能力,从而提高了细胞的保水性和增强了细胞膜的稳定性。（2）iTRAQ分析共鉴定到1316个差异表达蛋白（DEPs）。在蛋白水平,ND476的耐旱性可能由于细胞壁感受到的胁迫信号,二级信使和蛋白激酶把信号传递到响应胁迫的目标基因,细胞壁重塑有利于保存细胞内水分,从而帮助ND476更好地适应干旱环境。（3）与转录组联合分析鉴定到的在转录和蛋白水平共同表达的基因,为玉米响应干旱胁迫的关键候选基因。4.耐旱候选基因的克隆。（1）结合基因的表达量与已发表文献,克隆了 ZmHD-Zip基因,海藻糖-6-磷酸磷酸酶（ZmTPP）基因,过氧化物酶（ZmPOD）基因,并对其编码蛋白进行生物信息学分析。ZmHD-Zip基因编码的氨基酸结构域保守性较高,而ZmTPP、ZmPOD这2个基因编码的氨基酸结构域保守性不高。（2）荧光定量结果表明,ZmHD-Zip、ZmTPP在干旱处理后表达量升高,ZmPOD在干旱处理后表达量下降。克隆了 3个基因启动子上游2000bp的序列,顺式作用元件分析鉴定到响应ABA和参与防御反应的顺式作用元件。（3）亚细胞定位分析表明,ZmHD-Zip在细胞核中表达,酵母双杂分析表明,ZmHD-Zip具有转录自激活活性。为进一步深入研究基因的功能奠定基础。本研究通过元分析、转录组学、蛋白质组学分析,挖掘到了一些玉米耐旱相关基因,揭示了玉米响应干旱胁迫的分子机制,深入阐明了玉米VT时期的耐旱遗传机制。克隆了 3个耐旱候选基因并对其进行分析,初步鉴定了其功能。未来的研究将集中在对耐旱候选基因进行进一步的功能验证,最终将加强对玉米耐旱分子机制的理解,为玉米耐旱遗传改良分子育种奠定了理论基础。