玉米是我国主要粮食作物之一,在国计民生中占据重要地位。但由于病虫害日趋严重,再加上抗病品种相对缺乏,导致玉米产量和品质严重下滑。因此,挖掘抗病相关基因及揭示其分子机理,对作物遗传改良具有重要意义。植物体内的抗病蛋白能特异性识别病原菌侵染植物时释放的无毒效应因子,在病原菌侵染部位产生快速的、局部细胞死亡现象被称为超敏反应（Hypersensitive response,HR）。玉米 Rp1-D21 是一个 NLR（NB-LRR,nucleotide binding-leucine rich repeat）类抗病蛋白,是由抗锈病蛋白Rp1-D和未知功能的Rp1-dp2经过重组产生的。含有Rp1-D21基因的玉米突变体能诱导自主免疫反应从而表现出类病斑表型。在烟草中异源瞬时表达Rp1-D21能诱导产生自主HR。Rp1-D21突变体的自主免疫表型受遗传背景影响。前期通过GWAS（Genome-wide association study）和RNA-seq分析发现了多个影响Rp1-D21介导HR的基因,并通过功能分析验证了多个基因的功能。因此,Rp1-D21可作为一种挖掘调控玉米抗病防卫反应基因和研究其分子机理的有效工具。半胱氨酸蛋白酶（Metacaspases,MCs）是一类参与调控细胞周期、生物个体衰老以及生物与非生物胁迫下诱导细胞死亡过程的一类重要蛋白酶,且在植物免疫防御反应中发挥重要作用。MCs主要包含两种类型:Ⅰ型和Ⅱ型,二者均含有P20结构域与P10结构域,其差异主要在于Ⅰ型MCs具有N端前结构域（Prodomain）,Ⅱ型MCs的P20与P10结构域之间具有140-160个氨基酸长度的连接结构,这在Ⅰ型MCs中是不存在的。本论文通过对不同植物物种的MCs做了系统进化分析和蛋白序列比对发现玉米中分别有8个Ⅰ型和3个Ⅱ型MCs编码基因。通过RNA-seq分析发现多个玉米ZmMCs在Rp1-D21突变体中显著差异表达,其中2个Ⅰ型ZmMCs（ZmMC1和ZmMC2）基因和一个Ⅱ型ZmMCs（ZmMC9）在Rp1-D21玉米突变体中是上调表达的。通过烟草异源瞬时表达系统证实ZmMC1和ZmMC2可以抑制Rp1-D21全长或其信号域CCD21介导的HR表型,而ZmMC9则没有此抑制功能。通过对MC推测的酶活保守位点突变实验发现,点突变后的ZmMC1依然抑制Rp1-D21介导的HR,说明酶活可能不会影响MC在抑制HR中的功能。进一步将MC进行截短实验,结果发现其N端Prodomain不是起决定作用的结构域,而其P20和P10对于其功能的发挥是至关重要的。通过Co-IP实验发现ZmMC 1和ZmMC2与CCD21有较强的互作,而ZmMC9与CCD21的互作较弱。亚细胞定位实验发现ZmMC1和ZmMC2主要定位于细胞的点状结构中,少量定位于细胞质和细胞核;而ZmMC9则主要定位于细胞质和细胞核,在点状结构中几乎没有定位。前期研究发现Rp1-D21和CCD21主要定位于细胞质和细胞核中,并且核质穿梭对发挥HR的功能是必须的。将3个ZmMCs与Rp1-D21或CCD21亚细胞共定位发现,当与ZmMC1或ZmMC2共表达时,Rp1-D21和CCD21更多的被转移到点状结构中;而与ZmMC9共表达时,Rp1-D21和CCD21的定位没有明显改变。因而,ZmMC1和ZmMC2可能通过改变Rp1-D21和CCD21的亚细胞定位来抑制HR表型。为了进一步确定ZmMCs的点状结构定位,我们将其与细胞自噬的标志蛋白AtATG8a进行了共定位,结果发现ZmMC1和ZmMC2的点状结构与AtATG8a有部分共定位,说明这些点状结构可能存在于自噬体中。因而我们推测ZmMC1和ZmMC2抑制Rp1-D21和CCD21介导的HR可能涉及到细胞自噬途径,其分子机制需要进一步研究。