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玉米籽粒主要包括种皮、胚乳和胚三大部分,籽粒中的主要成分有蛋白质、脂肪、水分、纤维素、矿物元素等物质,其中纤维素约占种子总重量的6%-8%,具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用,在玉米生长发育和储藏过程中起着重要的保护作用。研究玉米籽粒发育对于玉米高产、稳产,保证国家的粮食安全具有重要意义。目前,关于赤霉素（gibberellin,GA）介导的信号传导途径的研究有很多,主要集中在调控种子的萌发、花的发育、植物组织的生长过程中起着重要的作用,但GA如何调控玉米籽粒发育的研究鲜见报道。课题组用50mM GA3处理田间长势相似的玉米植株,收种后进行考种以及测定籽粒中纤维素的含量,结果进一步证明了GA在田间实际生产中的对籽粒发育的促进作用。用GA处理玉米自交系Mo17授粉后10DAP的籽粒,利用RNA-Seq高通量测序技术进行转录组测序。对转录组测序数据进行分析,筛选得到21个转录因子家族,52个转录因子,通过生物信息学对显著性差异表达的基因做预测,初步选了6个转录因子作为候选基因,通过一些基础的实验筛选最终确定bZIP53、ZmMADS18、NAC38这三个转录因子作为本实验转录因子。通过现有在拟南芥以及水稻中已报道籽粒发育相关基因在玉米中进行同源比对,在测序数据中进行分析,初步筛得受GA调控的玉米籽粒发育中的相关基因,通过表达量等方面的综合考虑得到13个重要的功能基因。在筛选得到的13个功能基因里发现,GA对纤维素合成酶相关的基因影响有4个,推测GA可能通过促进玉米籽粒纤维素合成酶基因的表达来调控籽粒的发育。玉米中含有9个纤维素合成酶,克隆这9个纤维素合成酶,通过一些实验筛选最终确定克隆CesA1和CesA7的启动子为研究对象。本实验主要对GA可能调控籽粒发育过程中转录因子bZIP53、ZmMADS18和NAC38对CesA1和CesA7的启动子表达的进行重点研究,测定其基因的表达模式、自身特性以及与纤维素合成酶启动子之间的影响。具体研究结果如下:1.GA处理后,籽粒容重、粒长和纤维素含量有提高,籽粒外层组织纤维素含量较其他组织明显上升,并且胚乳结构发生明显改变。2.bZIP53、ZmMADS18、NAC38基因均在玉米籽粒中表达。在GA处理且授粉后的籽粒中分别测到bZIP53在7DAP表达量最高,ZmMADS18在7DAP表达量最高,NAC38在10DAP表达量最高。同时我们定位到bZIP53定位于玉米叶片原生质体细胞核中,ZmMADS18和NAC38均定位于玉米叶片原生质体细胞核和细胞膜中。3.分子生物学实验表明转录因子bZIP53可以同时提高CesA1和CesA7启动子的表达,可以直接与CesA1和CesA7启动子结合,但它不具有酵母激活作用,因此推测可能有其他反式作用参与它的调控,还需要进一步研究。ZmMADS18转录因子可以明显提高CesA1启动子的表达量,能与CesA1启动子直接结合调控该基因的表达,并具有激活作用。NAC38转录因子对CesA7启动子具有促进表达作用,但NAC38可能对酵母有毒性,无法验证转录因子的激活作用及和启动子的结合作用。