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真核生物AGO蛋白具有重要的生物学功能，广泛参与发育时序、细胞分化、细胞增殖、细胞死亡、代谢控制、免疫、转座子沉默与DNA修复等生物学途径。其中，AGO1主要参与miRNA靶向mRNAs的切割，还涉及转基因的转录后基因沉默和染色质结构的维持等，具有重要的生长发育调控功能。当前植物AGO1基因研究的报道主要集中在模式植物拟南芥上，而玉米AGO1基因及其功能鉴定研究鲜有报道。本研究主要根据生物信息学等分析，确定玉米的4个AGO1候选基因，采用同源性克隆分离了玉米AGO1a候选基因，鉴定了该基因组织与逆境响应等表达特征，分析了其自然等位变异，并通过拟南芥AGO1缺陷型突变体ago1-27遗传转化过表达玉米AGO1a进行互补以验证其生物学功能。为玉米AGO1基因分析及其功能鉴定提供了结论如下：1.根据已经报道的拟南芥AGO1（TAIR：AT1G48410）蛋白序列通过NCBI的DELTA-BLAST搜索玉米的相似序列，结合钱叶雄等运用隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）分析鉴定的玉米AGO1基因，初步确定玉米的四种AGO1基因，分别为ZmAGO1a（GRMZM2G441583）、ZmAGO1b（AC209206.3_FGP011）、ZmAGO1c（GRMZM2G039455）、ZmAGO1d（GRMZM2G361518）。其片段长度、氨基酸序列及保守结构域皆与AtAGO1相似， ZmAGO1a—d四个基因成员位于四条不同的染色体，编码蛋白长度依次为1102aa、1092aa、1078aa、1027aa。另外，ZmAGO1a—d基因都含有较多的内含子，数目为21或22。Motif Scan预测保守的结构域如下表，ZmAGO1家族成员都存在Duf1785、PAZ、Piwi、Gly-rich结构域，但与其它成员相比，ZmAGO1d的Gly-rich结构域长度略短。基于生物信息学分析推断ZmAGO1a和ZmAGO1c具有AGO1功能活性，选择其中的ZmAGO1a基因进行后续功能验证。ZmAGO1a基因长度为8451bp，其编码的蛋白氨基酸序列与拟南芥AGO1及四个水稻AGO1（OsAGO1a—d）氨基酸序列高度保守，ZmAGO1a的cDNA开放阅读框3309bp，编码1102个氨基酸。ZmAGO1a与AtAGO1a、OsGO1a、OsGO1b、OsAGO1c、OsAGO1d相似性分别为70.52%、78.03%、82.70%、66.73%、67.69%。2.利用重测序数据分析ZmAGO1a基因自然等位变异，结果表明基因遗传变异丰富，共存在103个位点变异，比较均匀的分布于整个基因，约3/5的自然变异集中在内含子区域，约2/5存在外显子。根据CDS变异特点，81份玉米自交系可以划分8类。根据氨基酸序列的相似性，81份自交系可以分为4类。CDS区域的26个自然变异位点只有7个位点存在氨基酸差异。AGO1a的N端保守性较差，存在四个自然等位变异位点，其它三个变异位点位于PIWI结构域。3. mRNA定量PCR分析表明，ZmAGO1a基因在不同组织皆有表达，但基因表达存在特异性，且对不同逆境响应模式不同。该基因在幼苗和吐丝期雌穗中表达丰度分别是幼茎的34.19倍和11.89倍；ZmAGO1a基因在高盐和ABA处理下，表达下降；而在低氮处理下表达显著上升，脱水和低磷处理无显著变化。4.拟南芥突变体功能互补验证实验表明，ZmAGO1a基因一定程度上恢复atago1-27突变体表型，推测ZmAGO1a基因与拟南芥AGO1基因的具有相似的生物学功能。同源性克隆分离了ZmAGO1a候选基因，构建植物过表达载体。花序侵染法转化到ago1-27突变株，筛选纯合系。在苗期，转化株系叶片由原来的锯齿形转变为椭圆或近圆型，营养生长向生殖生长的转换恢复正常，其叶片形状、发育进程、生物量等恢复至野生型时的表型。然而ZmAGO1a表型并不是完全恢复，在苗期表型恢复明显，但随着生育期的延长，一部分植株又近似于突变体。5.本研究初步验证ZmAGO1a和ZmAGO1c的UniformMu转座子突变体，为后续ZmAGO1基因鉴定提供材料基础。综上所述，本研究初步鉴定了ZmAGO1a基因，该基因具有与拟南芥AGO1基因相似的生物学的功能，为进一步在玉米中验证该基因的生物学功能提供了理论基础和分子证据。