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缺锌胁迫下,植物体内活性氧（ROS）产生能力增强,清除能力减弱,活性氧包括O2·-、H2O2等含量明显增加。然而,过多的活性氧水平是否参与调节缺锌植物根系的生长发育缺少深入研究。本论文以玉米品种郑单958为试验材料,采用营养液培养方法,设置缺锌（-Zn,0μmol/L）和正常供锌（+Zn,1μmol/L）处理,外源添加活性氧H2O2及其清除剂（N,N-二甲基硫脲,DMTU）和过氧化氢酶抑制剂（氨基三唑,AT）,动态观察缺锌胁迫下玉米根系生长发育的形态学和细胞组织学特征;利用化学染色和荧光探针技术开展根系中活性氧分布的精细定位分析;通过蛋白组学与转录组学研究,获取缺锌玉米根系生长发育过程中相关基因与蛋白的表达特征,揭示活性氧介导缺锌玉米根系生长发育的可能性机制。获得的主要研究结果如下:（1）缺锌显著影响玉米生长和生理反应。缺锌处理下玉米地上部矮化,叶片黄化,叶绿素含量下降,光合作用参数如净光合作用速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）等降低;缺锌处理10天时,根系生物量未受明显影响,缺锌培养15天,根系生物量显著降低,二级节根及之后各级节根长度缩短、节根总数和侧根数降低,根系发育受到抑制。缺锌处理玉米根系和地上部锌吸收积累量降低,根系Cu、Mn、Mo等元素含量增加,地上部P、Ca、Mg、Cu等元素含量升高。（2）缺锌影响玉米根系ROS积累分布。缺锌下培养10天和15天,节根根尖分生区和伸长区H2O2和O2·-积累,侧根根尖分生区分布较多。外源添加H2O2和过氧化酶酶抑制剂AT,节根和侧根不同部位H2O2积累水平增加;外源添加H2O2清除剂DMTU,节根和侧根H2O2积累水平降低。（3）H2O2介导缺锌胁迫下的玉米根系的生长发育。缺锌胁迫下,外源添加H2O2清除剂DMTU,节根和侧根H2O2积累水平降低,缺锌对节根生长的抑制效应得到一定程度缓解。解剖学结果表明,与正常供锌处理相比,缺锌处理15天时节根伸长区及成熟区皮层细胞纵向长度明显降低,分生区细胞长度变化不明显;外源添加DMTU,节根伸长区及成熟区细胞纵向长度增加。缺锌胁迫基础上外源添加过氧化氢酶抑制剂AT和H2O2,节根伸长进一步受到抑制,但外源添加H2O2后侧根数目较缺锌处理增多。解剖学结果表明,与正常供锌处理相比,外源添加AT和H2O2,节根分生区和伸长区长度及皮层细胞纵向长度显著降低。（4）缺锌胁迫下玉米根系转录组学响应。转录组分析表明,缺锌10天和15天根系中分别筛选获得179个和533个差异表达基因,其中缺锌10天时124个上调表达,55个下调表达;缺锌15天时173个上调表达,360个下调表达。缺锌10天时上调表达基因主要富集在半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、氨基酸的生物合成、次生代谢物质合成及硫代谢等KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路,下调表达基因在苯丙素生物合成、谷胱甘肽代谢、苯并嗪类生物合成、淀粉和蔗糖代谢等KEGG通路显著富集。缺锌15天时上调表达基因仅在倍半萜类和三萜类化合物的生物合成途径显著富集,下调表达基因显著富集在苯丙烷类生物合成、次生代谢物质合成及代谢途径等KEGG通路。（5）缺锌胁迫下玉米根系蛋白组学响应。蛋白组分析表明,缺锌10天和15天根系中分别筛选获得116个和113个差异表达蛋白,其中缺锌10天时55个上调表达,61个下调表达;缺锌15天时23个上调表达,90个下调表达。缺锌10天时上调表达蛋白主要显著富集在半胱氨酸和蛋氨酸代谢,亚油酸代谢,苯丙烷类生物合成和代谢途径相互作用等KEGG通路,下调表达蛋白在氨基糖和和核苷糖代谢,谷胱甘肽代谢,氰氨基酸代谢和C5-支链二元酸代谢等KEGG通路显著富集。缺锌15天时上调表达蛋白在碳代谢,丙酸代谢,硫代谢和β-丙氨酸代谢等KEGG通路显著富集,下调表达蛋白显著富集在核糖体,糖酵解/糖异生,碳代谢、甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢和丙酮酸代谢等KEGG通路。细胞壁代谢相关基因如纤维素合酶、木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶、植物延展素β-8蛋白的表达在转录组和蛋白组水平上受到抑制,PRM分析验证了与细胞伸长相关的植物延展素β-8蛋白在缺锌处理下的下调表达。综上所述,缺锌胁迫下,玉米节根的根尖区域H2O2和O2·-积累,节根伸长下降;外源添加H2O2清除剂DMTU,根系中H2O2含量降低,节根伸长得以恢复;正常供锌条件下,外源添加过氧化氢酶抑制剂AT和H2O2,节根缩短。本文结论认为:活性氧H2O2介导了缺锌胁迫下玉米节根伸长受抑过程,与细胞壁延展性相关基因表达受抑可能有关。