玉米矮花叶病在我国多个玉米产区发生,危害严重,甘蔗花叶病毒（Sugarcane mosaic virus,SCMV）是引起该病的主要病原。SCMV属于马铃薯Y病毒属（Potyvirus）,其基因组为正义单链RNA,共编码十一个蛋白,其中病毒基因组连锁蛋白（Viral protein genome-linked,VPg）共价连接在基因组的RNA 5’端。VPg是一个多功能蛋白,不仅参与病毒基因组的复制和翻译,还与病毒移动有关。本实验室前期研究中通过酵母双杂交（yeast-two hybrid,Y2H）初步明确了 VPg与玉米半胱氨酸蛋白酶ZmSee1的互作。ZmSee1属于植物类木瓜半胱氨酸蛋白酶家族,这类蛋白参与非生物胁迫和生物胁迫中抗性响应途径。本论文在此基础上主要对SCMV编码的VPg蛋白与玉米半胱氨酸蛋白酶ZmSee1互作在SCMV侵染致病中的生物学功能进行研究。首先通过酵母双杂交（Y2H）和GST pull-down实验证明了 SCMV VPg蛋白与ZmSee1成熟肽直接互作,并进一步在烟草体内通过免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation）确认了VPg与ZmSee1的互作。然后对ZmSee1组织表达特性进行研究,结果表明ZmSee1基因在苗期的叶片中表达量最高,在叶鞘和根中的表达较少。为研究ZmSee1在SCMV侵染过程中的变化,检测了 SCMV侵染后玉米叶片中ZmSee1基因转录水平和ZmSee1蛋白表达水平,同步检测病程相关蛋白PR1和PR5表达水平。结果表明,在玉米品种Va35的接种叶中,SCMV侵染后第3天ZmSee1基因表达没有明显变化,但是PR1和PR5显著增加;在玉米自交系郑58的接种叶上,SCMV侵染24 hpi和72 hpi时ZmSee1成熟肽的表达有显著上调;而对玉米自交系昌7-2、黄早4、B73、Mo17、综31 ZmSee1的表达没有显著影响。利用荧光蛋白融合技术进行瞬时表达发现,ZmSee1:mRFP融合蛋白在烟草和玉米叶片细胞中均定位于细胞间隙,有少量定位于细胞质,在细胞核未观察到红色荧光。在SCMV系统侵染的玉米叶片中发现ZmSee1:mRFP的亚细胞定位与健康叶片中的定位相似,未观察到病毒对其亚细胞定位的影响。SCMV VPg:GFP在玉米和烟草叶片细胞中均定位于细胞核和细胞质。在烟草中共表达实验表明,VPg:GFP的表达不能改变ZmSee1:mRFP的亚细胞定位,不影响ZmSee1:mRFP的正常切割;初步研究表明,烟草叶片细胞中瞬时表达VPg对ZmSee1的半胱氨酸蛋白酶活性有抑制作用。利用雀麦花叶病毒（Brome mosaic virus）和黄瓜花叶病毒（Cucumbermosaic virus）介导的基因沉默（Virus-induced gene silencing）瞬时沉默ZmSee1基因,成功下调了 ZmSee1的表达,对玉米植株的生长和发育没有明显影响。在沉默植株上接种SCMV,导致SCMV的复制水平和蛋白积累有显著的增加。通过构建过表达和反向互补序列介导的RNAi转基因玉米株系,发现ZmSee1基因下调的植株中,幼苗期叶片较未转基因植株的叶片的宽度/长度的比率明显增加,接种SCMV第5天后系统侵染的第一片上部叶中,SCMV的复制量和CP积累量均显著上升,PR1和PR5显著增加。ZmSee1基因过表达的植株中,叶片的表型与野生型的相似,在SCMV侵染第5天后系统侵染的第一片上部叶中,SCMVCP的复制和积累量均受到抑制。