植物分生组织是一组具有自我更新能力的功能干细胞,并且能够以特定的模式产生侧生器官。分生组织的特性（identity）和确定性（determinacy）对植株的形态建成和花器官发育至关重要。本课题组鉴定到一个玉米MADS-box家族基因ZmMADS8,通过转基因家系创制及其遗传分析和表型鉴定,旨在解析ZmMADS8在玉米花序形态建成、小花发育、籽粒蛋白和淀粉合成中的生物功能与调控途径,为该基因的育种利用提供理论指导。具体研究内容结果如下:1.ZmMADS8和Drop leaf2（Drl2）异位表达改变分生组织干细胞的命运利用Ubi启动子驱动ZmMADS8过表达的转基因家系和一个ZmMADS8异位增强表达的显性突变体Fascicled ear1（Fas1）,研究ZmMADS8异位表达的遗传效应。在ZmMADS8过表达材料中,雌雄穗未见明显的表型变异。然而,在Fas1突变体中,ZmMADS8不仅在雌花序的（Floret Meristem:FM）中特异表达,也在花序分生组织和成对小穗分生组织异位表达。进一步研究发现,Fas1中另外一个候选基因Drl2也异位表达,表明Fas1突变表型是由ZmMADS8和Drl2共同异位表达所导致。2.ZmMADS8是一个调控玉米花器官发育的功能基因ZmMADS8主要在未成熟的籽粒以及幼穗中高表达。在花序发育阶段,在雌雄花序的小花分生组织FM原基以及在上位花的心皮原基和内外稃原基中表达。利用CRISPR/Cas9技术,创制了ZmMADS8的功能缺失突变体（mads8-1）。mads8-1突变体雄花的外稃颖片化,外稃数目增多;而雌花的内外稃没有完全退化,部分包裹籽粒。因此,ZmMADS8具有抑制雌花的内外稃发育,决定雄花外稃的特性和确定性。3.ZmMADS8和ZmMADS14互作调控小花分生组织的确定性ZmMADS14能够与ZmMADS8物理互作,并且ZmMADS14基因表达模式和ZmMADS8类似。创制了ZmMADS14的功能缺失突变体（mads14-1）,在mads14-1突变体中,雄花外稃数目增多,花药数目减少,但雌花发育正常。在mads8-1;mads14-1双突变体中,在上位花和下位花之间会有额外的小花或小穗或分枝发育;雌穗中小花分生组织反复转变为分枝分生组织。ZmMADS8和ZmMADS14存在部分功能冗余,参与调控小花分生组织确定性。4.ZmMADS8、ZmMADS47与O2共同调控醇溶蛋白含量在mads8-1突变体中硬质胚乳减少,粉质胚乳增多,淀粉颗粒排列疏松。此外,mads8-1突变体中籽粒总蛋白含量没有差异,但醇溶蛋白含量降低,非醇溶蛋白含量增加,赖氨酸含量增加。进一步研究发现,ZmMADS8和ZmMADS47形成二聚体能够增强O2对下游醇溶蛋白19k Dα-zein基因的激活能力,调控醇溶蛋白的含量。5.ZmMADS8与DEP1共同调控籽粒淀粉含量mads8-1突变体的淀粉含量下降5%,dep1-1突变体的淀粉含量下降6%,而在mads8-1;dep1-1双突变体中,淀粉含量下降12%。进一步分析发现,ZmMADS8能够与DEP1-1协同调控籽粒中的淀粉含量。上述研究结果证实ZmMADS8与ZmMADS14互作协同调控小花分生组织的确定性以及颖片、内外稃和雄蕊等花器官的发育。ZmMADS8和Drl2异位表达能够改变花序分生组织干细胞的命运,造成Fas1突变表型。同时,ZmMADS8、ZmMADS47和O2形成复合体调控19k Dα-zein基因的表达。ZmMADS8也可以与DEP1-1共同调控玉米籽粒淀粉含量。