玉米作为世界各国主要的粮食和经济作物之一,在工业和畜牧业生产中被广泛应用。21世纪,全球人口急剧增长,种植面积大幅缩减以及全球气候环境不断变化,使得玉米产值面临着巨大挑战。除此之外,由病虫害引起的玉米大幅减产也是目前需要关注的焦点。提高玉米自身的抗虫性是降低虫害威胁的长远和根本措施,但玉米种内缺乏优良的抗虫基因源。大刍草(Zea.mays ssp.parviglumis)是玉米的野生近缘祖先。研究表明,相比栽培玉米,大刍草表现出更强的抗虫性,因此可以作为玉米遗传改良的天然基因库。本研究基于前期大刍草响应粘虫取食的转录组数据分析,筛选并克隆了抗虫候选基因,并对拟南芥进行了遗传转化,主要研究结果如下:1.基于实验室前期获得的大刍草响应粘虫取食的转录组数据,通过对基因差异表达量统计分析及差异表达基因的GO功能富集以及KEGG代谢途径分析,发现大刍草显著上调表达的基因主要富集在植物激素信号途径中,其中乙烯信号途径中ACO基因表达显著上调。乙烯信号途径是植物响应病虫害防御的重要途径,ACO基因调控乙烯的生物合成,是乙烯信号途径中最后一个关键酶基因,因此筛选大刍草BtACO作为抗虫候选基因,同时采用荧光定量PCR方法,分析了BtACO基因的相对表达量:与对照组(取食0 h)相比,取食12 h后BtACO基因表达显著上调,因此推断大刍草BtACO基因受粘虫取食诱导,可能参与了抗虫响应,可以作为抗虫侯选基因;2.从大刍草转录组数据库中得到ACO蛋白的部分编码序列,通过3’RACE技术扩增得到大刍草BtACO基因,借助序列分析软件,对BtACO基因进行了生物信息学分析。BtACO基因的全长CDS为1071bp,编码356个氨基酸,p I为5.59,含有33个磷酸化位点。蛋白主要分布在细胞质中,无信号肤,属于亲水性蛋白,二级结构显示,ACO蛋白主要由a-螺旋占28.09%,β-折叠占15.17%,无规则卷曲占56.74%,不含β-转角。系统进化分析结果显示,大刍草BtACO的氨基酸序列与玉米B73的亲缘关系最近,这与大刍草是栽培玉米的野生近缘种结果一致。蛋白序列同源性比对显示,ACO蛋白具有DIOX＿N域和2OG-Fe II＿Oxy域,且存在亮氨酸拉链结构,蛋白序列高度保守,属于典型的2-酮戊二酸依赖双加氧酶(2OGD)非血红素含铁超家族蛋白;3.构建目的基因的克隆载体PUC57-BtACO,双酶切进行超表达载体p CAMBIA1300-BtACO/p CAMBIA1300-BtACO-GFP的连接构建,酶切鉴定和测序验证载体构建成功。农杆菌介导法转化模式植物拟南芥和本氏烟草,收取成熟T1代拟南芥种子,通过抗性筛选阳性植株并进行了PCR鉴定。利用农杆菌液真空注射烟草叶片,观察了大刍草BtACO基因在烟草表皮细胞的瞬时表达情况,结合生信分析,初步确定大刍草BtACO蛋白定位于细胞质中。