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玉米是我国种植面积最大的粮食作物。生物与非生物逆境胁迫严重影响玉米的产量和品质,抗逆育种已成为玉米遗传改良的重要方向,因此发掘和研究抗逆相关基因及其功能并进行分子育种,是培育抗逆新品种提高玉米产量和品质的一种有效途径。泛素特异性蛋白酶(Ubiquitin-Specific Protease,UBP)是一类广泛存在于真核生物中的保守性很高的蛋白,它们通过脱泛素化作用调节生长发育。在植物抗逆过程中,UBP蛋白也有着重要的作用,但迄今关于玉米中该蛋白基因家族的功能还未见报道。本研究通过对玉米基因组ZmUBP家族分析,克隆了玉米中UBP14, ZmUBP16a,ZmUBP16b和zmUBP16c,并对这些基因的功能进行了分析鉴定；同时对玉米及其他禾本科物种中抗逆相关的WRKY转录因子家族进行了分子进化的研究。获得了以下主要结果：1、蛋白质结构域分析表明,ZmUBP14和ZmUBP16a/b/c均含有UBP结构域。组织表达模式分析显示,它们在玉米生长的各个时期都普遍表达。不同的非生物胁迫处理下,ZmUBP16a,ZmUBP16b和ZmUBP16c能够响应脱落酸诱导、盐离子及重金属胁迫。通过构建ZmUBP14-GFP和ZmUBP16a/b/c-GFP载体并转化拟南芥,研究ZmUBP14和ZmUBP16a/b/c的蛋白定位,结果表明ZmUBP14-GFP融合蛋白定位在细胞核中,ZmUBP 16a-GFP,ZmUBP 16b-GFP和ZmUBP16c-GFP融合蛋白均定位在细胞膜上。2、通过构建ZmUBP16a,ZmUBPl6b和ZmUBP16c过表达载体,分别转化拟南芥ubp16功能缺失突变体,结果显示,这三个蛋白均能回补拟南芥ubp16功能缺失突变体的表型。在拟南芥中分别过表达玉米ZmUBP16a,zmUBPl6b和zmUBP16c,分析表明,ZmUBP16a,ZmUBP16b和zmUBP16c的过表达并不影响植株的抗盐性,在经100mM NaCl处理后,过表达植株的表型与空载体对照无明显差异；在0.5μM ABA的处理下,过表达植株的发芽率在比空载体对照低了约50%,过表达ZmUBP16a和ZmUBP16b的植株表现出对CdCl2明显的不敏感性;因此说明,过表达ZmUBPl6a,ZmUBPl6b和zmUBP16c能够提高了拟南芥对ABA的敏感性和对重金属的抗性。3、通过对抗逆相关基因的表达分析,发现逆境条件下,zmUBP16a, ZmUBP16b和ZmUBP16c过表达植株中的抗逆功能基因的表达水平显著提高,抗重金属相关基因如AtABCC1,AtABCC2和AtPCS在镉处理后表达量明显高于对照；ABA通路基因以及与ABA合成相关基因(如AtNCED3,AtMYB2,AtRD22)的表达量也明显高于对照植株,而不依赖于ABA的抗逆基因AtCBF表达量变化不大。结果表明,ZmUBP16α,ZmUBP16b和ZmUBP16c是通过ABA信号转导途径参与离子胁迫应答。4、为进一步确认ZmUBP16a在重金属胁迫下的作用机制,本研究选取了野生型以及ZmUBP16a过表达植株在金属镉处理前后的植株样品,进行高通量转录组测序,通过表达差异分析发现,zmUBP16a过表达引起的上调基因中,大部分为代谢相关基因,包括糖代谢、能量代谢、脂肪酸代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢,在重金属镉处理后,这些代谢相关基因在过表达和野生型植株中大多呈现下调表达。在过表达和重金属处理都能引起上调表达的有3个功能基因,其中AT1G05680是活性氧(ROS)和植物激素信号转导途径中有重要的作用的基因。5、通过构建ZmUBPl4过表达载体,并转化拟南芥ubp14功能缺失突变体。分析结果表明,过表达玉米ZmUBP14基因能够回补拟南芥ubp14功能缺失突变体的表型。利用Pull-down分析技术,发现ZmUBP14和玉米抗逆相关转录因子ZmTCP15a以及ZmTCP15b在体外存在互作；双分子荧光互补(BiFC)技术分析也表明,ZmUBP14分别和ZmTCP15a/b)在植物体内也存在互作关系。因此ZmUBP14可能是与ZmTCP15家族蛋白互作,在逆境应激反应的功能上协同发挥作用。6、在禾本科物种中,重要的抗逆基因家族WRKY转录因子第一亚家族的基因在染色体上呈现出串联复制,并存在着广泛的微共线性关系,54个包含WRKYI基因的37个区段一共可以组装成8个具有共线性的区段组；除此之外,选择压力分析表明,禾本科家族中WRKYI基因的进化历程中,纯化选择起主导作用。