玉米是主要的粮食作物,也是重要的饲料和工业原料,维持玉米高产稳产对于保证粮食安全,发展国民经济,提高人民生活水平具有重要作用。光合作用是作物产量建成的基础,解析玉米光合调控的分子机理,进一步优化光合效率,是提高玉米产量的重要途径之一。转录因子是调控基因表达的重要因子,本研究根据玉米叶片从不见光到见光过程中转录组数据的动态变化,结合玉米C4光合关键酶的酵母单杂交文库筛选结果,发掘到135个可能调控玉米C4光合关键基因表达的转录因子。通过突变体创制、表型鉴定、以及下游靶基因预测验证,初步分析了这些光合相关转录因子的功能,为玉米高光效分子育种提供了基因资源和理论基础。主要研究成果和结论如下:1、筛选调控玉米C4光合关键酶的转录因子玉米自交系B73播种9天后,正在发育的第三片叶片的不同部位经历了从不见光到见光,从幼嫩到成熟的发育过程。利用玉米正在发育的第三片叶片的转录组数据中,初步筛选到537个从不见光到见光过程中表达水平持续上升的转录因子。根据玉米自交系B73的ATAC-seq结果,明确了10个玉米光合关键酶启动子区的转录因子结合位点,选取该段启动子序列用于酵母单杂交文库筛选。结合转录组数据和酵母单杂筛库结果,发掘到135个可能与光合作用相关的转录因子。2、创制转录因子突变体（1）T0代株系sg RNA检测通过CRISPR/Cas9技术,对135个转录因子进行基因编辑。采用混合型文库构建的策略,通过农杆菌侵染玉米幼胚愈伤组织的培养方式,获得1985个T0代株系。采用基于条形码的高通量测序技术（Barcode-based NGS）检测到1563个T0代株系中含有sg RNA。1310个株系（83.6%）含有1个sg RNA,212个株系（13.5%）含有2个不同sg RNA,43个株系（2.7%）含有3个不同sg RNA,2个株系（0.1%）含有4个不同sg RNA,平均每个基因能获得11个株系。（2）基因编辑事件检测参考KN5585自交系的基因组序列,在sg RNA两侧设计基因特异性引物。通过PCR扩增、PAGE、Sanger测序和序列比对的方法,对T1代株系进行鉴定,共鉴定到了246个基因编辑事件,对应78个转录因子的基因序列发生突变。表明混合型CRISPR/Cas9文库可以成功创制玉米突变体。3、转录因子突变体表型分析为探究本论文所筛选的转录因子对光合作用的影响,首先鉴定突变体株系的表型。观察结果表明,T1和T2代株系中出现了多个叶色突变体,如gata12、nac23、zim24、orphan180、wrky43、myb6等玉米突变体,表现为叶片黄化或白化的表型。此外,zmcol13突变体表现为植株矮小、生长缓慢的表型。在狗尾草中过表达Zm COL13,可以增加植株的高度及叶片的长度和宽度,提高叶片的光合效率,并增加植株的产量。这些结果初步表明这些转录因子可能参与玉米光合调控。4、MYB转录因子调控光合相关基因的表达（1）组蛋白修饰影响MYB在BS和M细胞中的表达在叶片从不见光到见光的过程中,11个MYB转录因子持续上调表达。其中,9个MYB转录因在维管束鞘细胞（BS）中高表达,在叶肉细胞（M细胞）中低表达。同时,对9个MYB转录因子的H3K4me3和H3K27me3甲基化修饰进行分析。结果表明,MYB在BS细胞中的高表达受到H3K4me3修饰的激活,在M细胞中表达量较低是因为受到H3K27me3修饰的抑制。因此,MYB基因在BS细胞的显著高表达可能是受到了组蛋白修饰的影响。（2）ZmMYB6调控光合基因Zm LHCB5的表达对ZmMYB6的CRISPR突变体（zmmyb6）进行表型鉴定,发现zmmyb6叶片为白色,且叶绿体发育异常,淀粉积累受损。ZmMYB6转录因子的Ch IP-seq数据表明,该转录因子可能结合到捕光蛋白（Zm LHCB5）和光系统组装因子等光合相关基因的启动子区,motif为ACCTAA。酵母单杂、凝胶迁移和双荧光素酶报告基因实验证明,ZmMYB6能与Zm LHCB5启动子的顺式作用元件ACCTAA相结合并激活其表达。ZmMYB6转录因子功能的缺失,导致Zm LHCB5的表达水平下调,使叶绿体中光系统无法正常组装,叶绿体发育异常。