玉米(Zea mays L.)是世界上重要的作物，在中国的种植面积居第一。玉米可以作为粮食、饲料、工业原料等，具有重要的战略意义。当前玉米产量(单位面积产量)的提高是主要任务，然而玉米的赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量低，限制了其营养价值的提高，因此玉米品质的改良也是一个重要的育种目标。opaque-2(o2)突变基因能够大幅提高玉米赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸的含量，而且该基因研究比较透彻适合在生产中应用，其中QPM就是具有o2突变基因胚乳为硬质或半硬质且赖氨酸等必需氨基酸含量维持在较高水平的玉米。然而QPM大多是热带、亚热带种质不适合在温带直接利用。利用回交技术，结合分子标记技术可以将o2突变基因从QPM导入到适合温带利用的玉米自交系中，构建出玉米o2近等基因系，从而可以创建和扩充高赖氨酸玉米种质的基础。然而o2基因具有多效性，在不同遗传背景中作用不同，对赖氨酸含量的提高幅度也存在差异，如“o2非高赖氨酸玉米”的发现。本研究通过分子标记辅助选择将2种不同QPM供体的o2突变基因导入受体自交系构建o2近等基因系，同时使用实验室改进的染料结合法监测赖氨酸含量，为高赖氨酸玉米种质的创建提供参考；分析了一组特殊的o2近等基因系(辽2345/o2-1、辽2345/o2-2和辽2345)，分析它们籽粒表型截然不同的原因，并通过蛋白质组学的初步研究探讨o2突变基因的功能。主要研究内容如下：1、选用两类QPM自交系CA339和山东2548为供体，国内一些糯玉米自交系和构建过程中的普通玉米自交系为受体，利用SSR分子标记phi057分析供体和受体的之间的多态性，确定杂交组合及基因型，最终构建o2近等基因系。结果表明，不仅不同受体间存在多态性，而且两类供体间也存在多态性，要成功构建o2近等基因系就得正确选择供体和受体的杂交组合，只有供体和受体间存在多态性的组合才能利用分子标记正确选择所需要的基因型。2、根据前人研究和国家标准GB4801-84对染料结合法稍作改变，并检测了18套构建成功的o2近等基因系的赖氨酸含量。结果表明，普通玉米自交系赖氨酸含量变化为0.223%~0.368%，平均值为0.317%；构建成功的不同o2近等基因系间，赖氨酸含量变化为0.373%~0.527%，平均值为0.430%。与受体亲本相比，赖氨酸增加幅度最低为13%，最高为74%。4套以山东2548这类o2突变基因为供体的近等基因系赖氨酸平均值为0.440%，受体系赖氨酸含量平均值为0.315%；而另外14套以CA339这类o2突变基因为供体的近等基因系赖氨酸平均值为0.428%，受体系赖氨酸含量平均值为0.318%。相比之下，山东2548这类供体对赖氨酸含量的提高幅度较大，但是两类供体的差异不显著。3、初步探讨了一组特殊o2近等基因系(辽2345/o2-1、辽2345/o2-2和辽2345)籽粒表型截然不同的原因。从表型、遗传相似性、基因序列结构、基因表达量等方面去分析这组特殊o2近等基因系。结果表明，辽2345/o2-1、辽2345/o2-2和辽2345的赖氨酸含量分别是0.32%、0.49%和0.28%，胚乳表型分别是硬质透明、粉质不透明和硬质透明；遗传相似系数与辽2345相比辽2345/o2-1和辽2345/o2-2分别为0.85和0.91；编码区序列比较辽2345/o2-1和辽2345/o2-2都获得了供体的序列，然而辽2345/o2-1的启动子区是野生型序列，辽2345/o2-2启动子区经鉴定插入了rbg转座子；RT-PCR分析基因表达量表明，辽2345/o2-1与辽2345一样有正常含量的O2基因mRNA转录，而辽2345/o2-2的O2基因mRNA转录则受到极大抑制。分析认为两份o2近等基因系表型截然不同的籽粒表型的原因是：供体CA339编码区的序列编码的OPAQUE2蛋白具有转录活性，其突变是无效突变(null mutation)，两份o2近等基因系由于启动子区域染色体片段置换不同，一个获得了野生型的启动子区序列，另一个获得了CA339的o2基因无效突变启动子区序列，故二者表现出截然不同的籽粒表型。4、通过蛋白质双向电泳和质谱技术分析辽2345/o2-1、辽2345/o2-2和辽2345授粉后18天胚乳中蛋白质的组成。结果表明，由于三者O2位点的功能不同，授粉后18天胚乳中蛋白质的组成存在较大的差异，有许多差异表达的蛋白质，这些可能是受O2位点调控的相关蛋白质。经质谱鉴定了25个表达差异较大的蛋白质，结果表明，鉴定出的蛋白质主要是一些酶类，它们参与生物体中不同的代谢过程，如糖类和蛋白质等的代谢过程。