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本实验室高强等运用RT-PCR结合RACE的方法从玉米中克隆得到了一个bHLH转录因子基因ZmPTF1。该基因在根中受低磷胁迫诱导表达。李朝霞等利用转基因技术将(?)mPTF1基因导入到玉米骨干自交系DH4866中,获得了耐低磷特性提高的转基因植株。研究表明,ZmPTff1过表达株系比未转基因对照具有更发达的根系,低磷土壤中生长时具有较多的雄穗分支数和较饱满的籽粒,受低磷胁迫影响较小。过表达ZmPTF1引起了一些低磷胁迫响应基因的表达增强。可溶性糖浓度在转基因株系叶片中降低,根中升高。对蔗糖合成和分解代谢相关基因的表达分析发现,过表达ZmPTF1导致了单糖合成蔗糖和淀粉过程的限速酶基因fructose-1,6-bisphosphatase和sucrose phosphate synthasel的表达在叶片中显著提高,而在根中明显低于对照植株的。同时,参与蔗糖代谢的酶基因在过表达株系根中的表达量也低于对照的。ZmPTF1过表达导致了玉米代谢和根系形态发生变化,当遭受低磷胁迫时,这些特征能促进过表达株系较快适应低磷环境,减少了低磷对玉米生长发育和产量的影响。本工作以过表达ZmPTF1株系和自交系DH4866苗期的根系为材料,利用数字表达谱分析技术,在转录水平上研究了在玉米中过表达ZmPTF1引起的基因表达变化。将FDR<0.001且倍数差异在2倍以上的基因作为有生物学意义的差异表达基因。结果发现：过表达ZmPTFl导致玉米根部差异表达的基因共有755个,其中上调表达的有526个,下调表达的有229个。根据GO功能显著性分析和pathway功能分析,发现这些差异表达基因涉及多种代谢途径,主要包括PAMPs诱发的抗病途径、激素代谢及信号转导途径、碳水化合物代谢途径、次生产物代谢途径等。过表达ZmPTF1导致了细菌鞭毛蛋白flg22诱导的抗病途径中的多个基因表达发生变化,主要包括编码flg22受体FLS2的基因、MAPK家族的MEKK1和(?)MKK4/5以及WRKY家族的转录因子WRKY22/29和WRKY25/33等。与WT相比,过表达ZmPTF1还导致了RPM1、RPS2.PBS1的表达丰度在转基因植株根系中的上调。此外,茉莉酸和水杨酸信号途径中的一些基因也发生了变化。在玉米中过表达ZmPTF1有可能提高了植株抵抗病原菌的能力。生长素、细胞分裂素、脱落酸和赤霉素等激素的合成以及信号转导都受到了过表达ZmPTF1的影响。其中生长素流入载体基因AUX1、生长素响应抑制因子基因ARF1的表达强度在转基因植株根系中显著低于对照的,SAUR25、SAUR56、 SAUR20的表达丰度显著高于对照。与对照相比,转基因植株根系中细胞分裂素受体基因CRE1表达强度降低,细胞分裂素氧化酶基因cko3的转录本丰度升高。赤霉素受体基因GID1基因在转基因植株根系中的转录本丰度显著高于对照的,编码GA信号途径中的负调控因子DELLA蛋白的基因表达丰度在转基因植株根系中显著低于对照。对乙烯响应的转录因子基因ERF1/2在转基因植株根系中的表达丰度显著高于对照。这说明过表达ZmPTF1导致了多种植物激素信号途径中的基因表达发生变化,这些变化势必导致各类植物激素信号调控的转录因子和功能基因的表达变化,从而引起植株根系更发达。转基因植株根系中5ucrose-phosphate synthase基因的转录本丰度高于对照。beta-fructofuranosidase基因编码催化糖水解产生(3-d-fructofuranosyl残基的酶,其表达丰度与对照相比上调4倍以上。编码催化海藻糖水解产生葡萄糖的酶基因的alpha, alpha-trehalase和淀粉降解酶基因beta-amylase3的表达丰度在转基因株系中分别下调1.36倍和1.41倍。这表明过表达ZmPTFl导致植株根中葡萄糖、果糖、蔗糖等可溶性糖含量可能上升,而碳水化合物水平的提高会促进根系的生长,导致根冠比增加,从而提高了整株生物量。这些结果与李朝霞等的生理测定结果相一致。此外,与对照相比,转基因植株根系中编码syntaxin7、AMPK (5’-AMP-activated protein kinase)、锌指蛋白RCHY1、线粒体转运蛋白、vesicle-associated membrane protein72、STUB1、E3ubiquitin-protein ligase、20S proteasom等蛋白的基因表达丰度均具有不同程度的上调,说明蛋白质的降解尤其是泛素依赖的蛋白降解过程增强。