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玉米(Zea mays)作为重要的经济作物之一,其生长和发育受到环境中生物和非生物逆境因子的胁迫,严重地制约玉米的产量和品质。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可与玉米形成的共生体,不仅能提高宿主从土壤中吸收大量的营养元素和水分,还能增强植株的抗逆性。我们前期发现,AM真菌可显著促进玉米侧根的生长,这可能由于AM真菌侵染改变植物根部生长素的重新分布从而诱导侧根的增多,然而,其调节机制仍需进一步分析。至此,本研究以AM真菌(Glomus versiforme)和玉米共生体为研究对象,通过AM真菌侵染后的玉米转录组分析结果,解析调控的关键调控网络,利用玉米PIN基因家族的生物信息和诱导表达模式分析,发掘调节玉米根系生长素重新分布的关键PIN基因,并通过体外百脉根毛根体系和水稻稳定转化验证该基因在调节生长素分布及侧根生长中的作用。主要结果如下:1.选取AM真菌侵染30天后的玉米侧根,以未处理的根作为对照进行转录组分析,结果分析表明,71%以上序列可以mapping到玉米参考基因组上,23997个基因的表达量显著上调,3721个基因的表达量被下调。GO富集分析可知,差异表达基因主要参与调控ATP、DNA和金属离子结合相关。KEGG Pathway分析发现差异表达的基因主要分布在代谢通路,其次为植物激素信号通路和植物真菌互作通路。2.依据PIN基因家族的Mem_trans结构域特征,筛选玉米全基因组,发现14个玉米PIN同源基因,可以将其分为三个亚家族。热图表达分析发现,ZmPIN5b和ZmPIN10b基因在任何组织中都不表达,而ZmPINY基因在所有组织中均表达。在玉米主根中均有表达的基因有ZmPIN1a-1d、ZmPIN8、ZmPIN10a、ZmPINY,尤其ZmPIN1a、ZmPIN1b基因在根中具有较高的表达水平。3.利用RT-qPCR分析ZmPIN家族基因在AM真菌侵染后的表达模式,发现ZmPIN5c、ZmPIN10b、ZmPINX在二者共生30d后表达开始上调,而ZmPIN5c和ZmPINX基因在共生整个过程均表现上调趋势,ZmPIN10b基因仅在诱导初期具有较高的表达水平;与此相反地,ZmPIN1a、ZmPIN1c、ZmPIN9基因的表达量在AM真菌侵染前后基本不改变;ZmPIN1b、ZmPIN1d、ZmPIN2、ZmPINY基因在共生早期阶段表达量均下降,但在后期表达量上升。4.根据诱导表达分析结果,选取ZmPIN1a,ZmPIN5c,ZmPINY三个PIN家族基因,构建过表达(35S启动子)和诱导表达载体(自身基因启动子),利用PCR和酶切手段分析将上述三个基因连入植物表达载体中,发根农杆菌介导百脉根毛根的遗传转化,并通过PCR对转基因的毛根就行阳性验证。其次利用根癌农杆菌介导水稻稳定遗传转化,旨在分析AM真菌侵染转基因植株后,关键的PIN基因在调节玉米根部生长素分布和侧根生长中的作用。