玉米为世界三大粮食作物之一,同时又是重要的饲料和工业原料。玉米籽粒胚乳是积累和贮藏营养物质的场所,占籽粒重量的80%以上,胚乳细胞的发育、增殖和充实情况决定了籽粒的重量和品质。然而胚乳发育是个相当复杂的生理生化过程,涉及了细胞的分裂和分化,器官的决定和形成,以及物质的转移和积累等,其中物质的转移和积累甚为重要。前人研究结果显示转录因子、植物激素、甲基化等对胚乳发育具有重要的调控作用。同时前期部分研究也暗示microRNA(miRNA)可能参与调控胚乳发育。灌浆期是物质的转移和积累的关键时期,前期对玉米胚乳发育的调控也有部分研究,但在玉米灌浆期从转录和转录后水平对胚乳发育系统性的研究还鲜见报道。因此本文通过解析转录水平、转录后水平、表观水平对灌浆期胚乳发育的调控,丰富我们对灌浆期胚乳发育所涉及的精细调控网络的认识,更为深入细致地了解胚乳发育的调控机制。本研究选用玉米自交系Mo17授粉后7天、9天、10天、11天、13天、15天、20天的胚乳为材料,通过转录组测序、miRNA高通量测序、BS-seq,结合生物信息学分析方法,分析灌浆期胚乳发育过程中的遗传调控网络。并采用RT-PCR技术、酵母单杂交技术、瞬时表达技术进行实验验证。通过本研究,获得以下研究结果：(1)通过转录组测序,从7个玉米胚乳样品中共检测出的35915个基因至少在一个时间点表达,其中7095个基因差异表达(p<0.01),差异表达基因在7至9天(2873)和9至10天(2720)富集,这可能与玉米胚乳9天开始合成淀粉等储藏物质有关。差异表达基因的pathway分析结果显示,差异基因主要参与糖和淀粉代谢,细胞壁形成,激素合成及信号转导,氧化还原反应,转录调控等途径。(2)在淀粉合成关键酶基因启动子序列中,24个顺式作用元件显著富集,结合转录因子与淀粉合成关键酶基因表达之间的相关分析,构建了转录调控网络。通过生物信息学筛选到一个MYB家族转录因子MYB127可调控8个淀粉合成相关酶基因表达。采用酵母单杂交及胚乳中过表达MYB127蛋白提高淀粉去分支酶(Isal)基因启动子活性的方法,证明MYB127可上调淀粉去分去酶Isa1基因表达。(3) miRNA高通量测序共鉴定到23个已知miRNA保守家族的113个已知miRNA.定量PCR验证结果显示miRNA表达趋势与miRNA高通量测序结果基本一致。结合生物信息预测和miRNA与靶基因表达量的相关性分析,共鉴定到70个已知miRNA的靶基因。通过G0和KEGG pathway注释,这些靶基因主要参与植物信号转导、转录调节、过氧化物酶体等。(4) miRNA差异表达分析显示,属于11个家族的28个miRNA在胚乳发育过程中差异表达(P<0.01),包括miR528、miR393、miR167、miR172、miR1432、miR156、 miR171、miR319、miR159、miR398、miR408。miRNA167通过靶基因生长素响应因子(ARF)调控糖和淀粉等代谢途径。miR159和miR319通过靶基因MYB49调控赤霉素信号途径。(5)通过高通量测序获得22个新miRNA,属于13个miRNA家族。茎环PCR验证结果显示,其中7个miRNA家族的转录因子能在胚乳中成功克隆。(6)我们在胚乳中检测到CG、CHG、CHH三种形式的甲基化水平分别为73%-81%、56%-68%、2%-3%；在授粉后13天的穗位叶中检测到CG、CHG、CHH三种形式的甲基化水平分别为82.50%、74.42%、3.05%,远高于水稻、拟南芥等植物的甲基化水平。在转录起始位点和转录终止位点CG和CHG区域胞嘧啶的甲基化水平较低,在基因区及基因上下游区域胞嘧啶的甲基化水平较高。在转座子元件上游和下游区域CHG和CG甲基化水平略低于转座子区。84个基因的表达受启动子甲基化的影响。