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玉米是我国播种面积最大以及总产量最多的粮食、饲料和工业原料作物。土壤盐碱化作为非生物胁迫因子限制了玉米生长发育和玉米的产量及品质。同时，玉米籽粒充实(grain-filling，GF)也决定了籽粒产量。因而本研究将基于两个决定玉米籽粒产量的重要问题展开研究。研究表明阳离子/质子逆转运蛋白基因家族（monovalent cation/proton antiporters superfamily，CPA）调控作物耐盐性。ZmCPA基因家族的分离、克隆及耐盐性功能解析较少报道。玉米籽粒充实（grain-filling，GF）和粒重(grain weight，GW)决定籽粒产量。ZmARM4编码含Armadillo结构域的重复蛋白家族基因，位于玉米第4染色体，是调控玉米GF和GW的新位点。因此ZmCPA基因家族和ZmARM4位点的克隆能为调控玉米耐盐性和籽粒产量提供有效的基因资源，将为玉米分子育种服务;ZmCPA基因家族和ZmARM4的克隆分别基于B73序列的同源克隆和反向遗传学的Mutotar（Mu）转座子标签技术，这些方法将为玉米重要基因克隆提供方法指导。论文分两个部分撰写，主要结果如下:
1.玉米全基因组的35个ZmCPA，包括13个ZmNH16个ZmCHX和6个ZmKEA，而且覆盖玉米全部染色体;生物信息学揭示ZmCPA的基因组序列的相似性、编码蛋白的跨膜结构域数目的差异性，以及磷酸化位点和顺式调控的多样性和通用性;B73苗期盐胁迫验证了8个ZmCPA基因受盐胁迫诱导表达;玉米原生质体瞬时表达验证了ZmCHX16和ZmNHX8位于细胞膜;酵母互补杂交揭示了ZmNHY8、ZmCHY8、ZmCHY12、ZmCHK14、ZmCHX16和ZmKEA6对盐胁迫的响应;玉米突变体ZmNHX8EMS和ZmKEA6EMS验证了ZmNHX8和ZmKEA6在玉米苗期耐盐性的重要功能。
2.基于改良的MuDR-AFLP方法分离和验证了与玉米GF相关的ZmARM4;qRT-PCR揭示ZmARM4是籽粒充实阶段高表达基因;QTL定位和序列比对及489个玉米自交系的三个环境GW的ZmARM4关联分析揭示了ZmARM4是与GW相关的功能基因，而且获得了两种与GW的单倍型，可直接用于玉米GW分子育种;基于ZmARM4Mu的基因组和cDNA序列比对和功能分析构建了ZmARM4调控玉米GF和GW的代谢途径，即ZmARM4可能与胚乳细胞中蔗糖转运活性或细胞分裂数有关。
1.玉米全基因组的35个ZmCPA，包括13个ZmNH16个ZmCHX和6个ZmKEA，而且覆盖玉米全部染色体;生物信息学揭示ZmCPA的基因组序列的相似性、编码蛋白的跨膜结构域数目的差异性，以及磷酸化位点和顺式调控的多样性和通用性;B73苗期盐胁迫验证了8个ZmCPA基因受盐胁迫诱导表达;玉米原生质体瞬时表达验证了ZmCHX16和ZmNHX8位于细胞膜;酵母互补杂交揭示了ZmNHY8、ZmCHY8、ZmCHY12、ZmCHK14、ZmCHX16和ZmKEA6对盐胁迫的响应;玉米突变体ZmNHX8EMS和ZmKEA6EMS验证了ZmNHX8和ZmKEA6在玉米苗期耐盐性的重要功能。
2.基于改良的MuDR-AFLP方法分离和验证了与玉米GF相关的ZmARM4;qRT-PCR揭示ZmARM4是籽粒充实阶段高表达基因;QTL定位和序列比对及489个玉米自交系的三个环境GW的ZmARM4关联分析揭示了ZmARM4是与GW相关的功能基因，而且获得了两种与GW的单倍型，可直接用于玉米GW分子育种;基于ZmARM4Mu的基因组和cDNA序列比对和功能分析构建了ZmARM4调控玉米GF和GW的代谢途径，即ZmARM4可能与胚乳细胞中蔗糖转运活性或细胞分裂数有关。