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干旱胁迫是影响玉米生产最主要的非生物胁迫之一。前人研究表明,当植物受到干旱胁迫刺激后,会通过一系列的信号转导过程,将外界信号级联放大传递到细胞核中,激活细胞核里的转录因子,从而调控下游抗旱相关基因的表达,使植物能够适应干旱胁迫。LBD基因家族是植物特有的一类转录因子,其I类成员在植物生长发育和生物胁迫抵御中发挥重要作用,但其II成员的功能尚不清楚。因此,研究LBD基因家族II类成员在生长发育和干旱胁迫中的作用,有利于拓展对LBD基因家族功能的认识,同时丰富抗旱分子育种基因资源。本研究利用LBD转录因子II类成员ZmLBD5和ZmLBD33的拟南芥和玉米转基因过表达材料及玉米基因敲除材料,结合生理生化实验研究了ZmLBD5和ZmLBD33的生物学功能及其参与干旱胁迫调控的机制。主要研究结果如下:1.ZmLBD5和ZmLBD33的基本特征。ZmLBD5和ZmLBD33在玉米不同组织中均有表达,其表达没有明显的组织偏好性。ZmLBD5和ZmLBD33的表达水平在PEG6000和ABA的诱导下显著升高,GA3、JA和低氮环境对ZmLBD5和ZmLBD33的表达水平也有影响。ZmLBD5和ZmLBD33蛋白的GAS和亮氨酸拉链结构域不完整,但仍可形成同源或异源二聚体。在烟草叶片和玉米原生质体中的亚细胞定位结果显示,ZmLBD5和ZmLBD33编码的蛋白均定位于细胞核中,具有典型的转录因子定位特征。这些结果暗示ZmLBD5和ZmLBD33响应干旱胁迫且编码的蛋白在细胞核中发挥作用。2.ZmLBD5和ZmLBD33影响植株生长发育,降低植株抗旱性。正常条件下,过量表达ZmLBD5促进拟南芥和玉米幼苗生长,表现为叶面积增大,生物量积累增多;lbd5玉米敲除突变体的表型与过表达玉米完全相反;而过量表达ZmLBD33抑制拟南芥和玉米幼苗生长。水培玉米根系性状分析结果显示,ZmLBD5过表达玉米幼苗的种子根、总根长、根表面积、根体积显著高于野生型,ZmLBD33过表达玉米和lbd5突变体的幼苗根系形状结果则与之相反。当植株在遭受渗透胁迫（甘露醇）和干旱胁迫时,过表达ZmLBD5和ZmLBD33拟南芥子叶绿化率、存活率明显低于野生型;ZmLBD5和ZmLBD33可能通过抑制耐旱基因At RD20,At RD26,At RD29A,At RD29B的表达使拟南芥表现出干旱敏感性。与野生型相比,干旱胁迫下过表达ZmLBD5和ZmLBD33玉米幼苗叶片萎蔫卷曲程度明显加重,且ZmLBD5过表达玉米更显著;ZmLBD5和ZmLBD33过表达玉米生物量的积累及幼苗存活率显著降低。重要的是,在成株期,ZmLBD5和ZmLBD33的过量表达显著抑制玉米的株高;干旱胁迫后,雌穗和雄穗的生长明显被抑制;穗重、籽粒重和百粒重等产量相关性状均显著降低。以上结果表明,ZmLBD5促进植株生长,而ZmLBD33则抑制植株生长;ZmLBD5和ZmLBD33的过量表达降低了植株抗旱性。3.ZmLBD5和ZmLBD33影响植株生长发育和抗旱性的机制。ZmLBD5和ZmLBD33通过上调气孔发育正调控因子Zm MUTE、Zm SPCH、Zm FAMA和Zm SCRAM的表达增加气孔密度;同时降低气孔对气孔关闭诱导因子ABA和H2O2的敏感性,使气孔处于持续开放状态,使ZmLBD5和ZmLBD33过表达拟南芥和玉米的离体叶片失水率增加,从而调控植株的抗旱性。ZmLBD5和ZmLBD33过表达玉米的差异表达基因GO和KEGG分析显示,ZmLBD5和ZmLBD33参与调控萜烯化合物和苯丙烷代谢途径基因的表达。在萜烯化合物中注释的15个DEGs主要参与TPS-KS-GA2ox的途径,该途径基因包含GA和ABA生物合成上游的关键酶基因,苯丙烷代谢是木质素合成的主要途径。Y1H和双荧光素酶报告实验结果显示,ZmLBD5和ZmLBD33直接调控TPS-KS-GA2ox模块基因的表达,降低ABA的含量,而ZmLBD5和ZmLBD33在调控GA合成中存在细微的差异,ZmLBD5和ZmLBD33负调控GA3和GA4的合成,而ZmLBD5正调控GA1的合成。外源施加GA1和GA3均能恢复ZmLBD33过表达植株和lbd5突变体生长抑制的表型,说明ZmLBD5和ZmLBD33通过调控GAs的合成来影响植株生长。4.ZmLBD5和ZmLBD33可能也通过降低木质素的沉积来降低植株的抗旱性。Y2H,Bi FC,Co-IP实验结果表明,ZmLBD33和细胞壁松弛基因Zm EXPB7存在相互作用。Zm EXPB7的表达水平受PEG6000诱导;过表达Zm EXPB7显著提高拟南芥子叶绿化率、植株存活率;同时,过表达Zm EXPB7拟南芥的H2O2含量升高,气孔关闭,木质素沉积增加,降低了离体叶片失水率,从而使植株表现出干旱耐受性。而干旱胁迫下,expb7突变体植株存活率下降,H2O2含量降低,抑制气孔关闭,木质素含量降低,离体叶片失水率增加,叶片萎蔫卷曲程度严重,使植株表现出干旱敏感性。因此,Zm EXPB7与ZmLBD33可能通过相互作用共同调节气孔开度和木质素沉积来响应干旱胁迫。