干旱作为主要非生物胁迫之一，严重影响植物的生长发育。人们通过大量的研究揭示了植物在应答干旱胁迫时伴随着基因广泛而剧烈的转录水平、转录后水平以及翻译后修饰水平的变化。SmallRNA(sRNA)是调控基因表达水平的重要元件之一，在植物生长发育和逆境应答过程中起着十分重要的作用。以往研究表明玉米sRNA中部分microRNA参与胁迫应答，但玉米基因组内大部分sRNA在干旱应答中的功能尚不明确。玉米不同自交系中存在广泛自然变异。研究表明大量自然变异可以通过调控基因表达水平或蛋白功能从而影响玉米表型，而自然变异对玉米sRNA的表达和功能影响尚不清楚。为了探究玉米中自然变异与sRNA的关系，以及它们在干旱应答中的作用，我们对338份关联群体在正常浇水和干旱处理条件下的全基因组sRNA进行测序；同时，选择其中197份材料进行转录组测序。对数据分析的结果表明：1、基因组内sRNA在干旱胁迫后表达水平发生剧烈变化，不同长度sRNA在干旱胁迫下表达模式存在差异，其中21-22ntsRNA在干旱胁迫下倾向上调表达，而24ntsRNA倾向下调表达。2、多种统计分析方法鉴定到12476个干旱应答sRNA与21767干旱应答sRNA表达簇。干旱应答sRNA/sRNA表达簇与mRNA表达量的回归分析表明干旱应答sRNA/sRNA表达簇的靶标/临近基因功能富集于胁迫应答和代谢途径。3、对照和干旱处理下分别鉴定到4265和4509个调控干旱应答sRNA的eQTL，大多数eQTL仅在一种环境下被检测到。分析表明，干旱和序列变异共同影响群体内干旱应答sRNA的表达。
　　我们在8号染色体140Mb处鉴定到一个干旱特异性eQTL热点。分析结果表明：1、该eQTL热点上游存在一个约21.4kb的反向重复(Inverted Repeat, IR)序列变异，且该IR与超过800个sRNA的表达存在极显著相关。我们将该IR命名为IR6642。2、IR6642位于蛋白磷酸酶PP2CA基因家族ZmPP2C16第三个内含子内，统计分析和连锁分析表明IR6642的插入降低了玉米的抗旱能力。3、靶标预测和3’RACE实验表明，IR6642来源的sRNA可以通过转录后水平沉默(post-transcriptional gene silencing, PTGS)机制调控大量靶标基因的表达。其中靶基因Zm00001d016784拟南芥的过表达材料抗旱性相较于野生型显著增强。4、统计分析表明IR6642的插入与玉米的粒长，及多个籽粒大小相关基因的表达显著相关，这些基因并非IR6642的直接靶基因，表明IR6642可能间接影响这些基因表达从而调控粒长。5、基因型频率分析显示IR6642起源于墨西哥地区农家种，且受到降水量的选择。
　　为了进一步解析玉米基因组内IR与sRNA的关系，我们对全基因组范围的8261个IR序列进行分析。结果表明：1、大量sRNA可以比对至这些IR区间，其中21-22ntsRNA在IR区间内存在显著富集，且IR的长度与IR区间内22ntsRNA的表达显著相关。2、rmr6,rdr2等突变体的sRNA测序数据显示IR区间内21-22nt和24ntsRNA存在不同加工途径。3、统计分析表明IR及其附近自然变异与干旱应答sRNA的表达显著相关，同时关联分析结果显示干旱应答sRNA的eQTL及其附近IR序列的自然变异与多个重要农艺性状显著相关。4、玉米基因组内IR表现出快速出现和消亡的特征，且相较于大刍草，玉米中IR区间发生了显著扩张。
　　总之，本研究通过分析干旱处理和对照条件下的sRNA及转录组测序数据，鉴定到大量干旱应答的sRNA，全基因组关联分析定位到大量调控sRNA的eQTL位点，并对其中一个eQTL热点IR6642进行了包括抗旱功能、作用机制及驯化选择等多方面的深入解析。最后，我们还在玉米全基因组范围内对IR的结构变异，以及这些变异与sRNA的表达水平和农艺性状的关系进行了详细研究。本研究所揭示的序列层面和表达层面的大量自然变异，将为玉米育种提供潜在的分子标记。