玉米耐旱相关基因ZmHDZIV的克隆及功能分析

Drought is important abiotic stress that severely affects development and yield of maize in the Northwest Drought District. With the development of molecular biology, discovering and cloning genes related to drought tolerance is the foundation for improving the drought tolerance in crops with genetic modification, which also plays crucial significance in sowing seeds of maize in the Northwest Drought District. AtHDG11 is a new drought-tolerance gene. The study which consulted research results of AtHDG11 gene will find and clone orthologous gene ZmHDZIV of AtHDG11 from Zea mays by RT-PCR means, and construct it into plant expression vector with 35S promoter．In order to study gene function and analyze its drought tolerance, the construction will be introduced into Arabidopsis．At the same time, ZmHDZIV gene will be introduced into maize elite line zheng58 by Agrobacterium-mediated transformation. Then，drought tolerance of transgenic maize lines will be identified in greenhouse and field experiments in order to achieve transgenic lines of maize with improving drought tolerance, then provide some reference for the study of drought tolerance in maize.

干旱缺水是影响我国西北干旱地区玉米产量的重要因素。随着分子生物学的发展,挖掘和克隆耐旱基因是利用基因工程技术改良作物耐旱性的基础,特别对于西北地区玉米种植具有非常重要的意义。本项目以拟南芥中一个新的干旱耐受基因AtHDG11的研究结果作参考，拟通过RT-PCR的方法，克隆玉米中AtHDG11的同源基因ZmHDZIV，构建过表达载体，转入模式植物拟南芥进行功能研究和耐旱性分析；同时通过农杆菌介导的方法将该基因转入玉米优良自交系郑58，并进行室内和田间耐旱性分析，最终获得耐旱性显著提高的转基因玉米株系，从而为玉米耐旱性研究提供依据。

干旱缺水是影响我国西北干旱地区玉米产量的重要因素。随着分子生物学的发展,挖掘和克隆耐旱基因是利用基因工程技术改良作物耐旱性的基础,特别对于西北地区玉米种植具有非常重要的意义。本项目以拟南芥中一个新的干旱耐受基因AtHDG11的研究结果作参考，拟通过RT-PCR的方法，克隆玉米中AtHDG11的同源基因ZmHDZIV，构建过表达载体，转入模式植物拟南芥进行功能研究和耐旱性分析；同时通过农杆菌介导的方法将该基因转入玉米优良自交系郑58，并进行室内和田间耐旱性分析，最终获得耐旱性显著提高的转基因玉米株系，从而为玉米耐旱性研究提供依据。本研究取得的主要研究结果：.（1）将Zmhdz13和Zmhdz14两个基因成功导入玉米、拟南芥和烟草植株，并通过除草剂筛选，并分别获得T1代转基因玉米植株，T3代纯合的拟南芥和烟草植株。.（2）将获得的转基因玉米、拟南芥和烟草植株分别提取基因组DNA，通过PCR检测和Southern -bolt分析，表明Zmhdz13和Zmhdz14基因已经成功导入这三种植株中，并稳定遗传表达。.（3）明确了Zmhdz13、Zmhdz14的抗旱程度，在后续抗旱鉴定分析，发现转化的Zmhdz13、Zmhdz14玉米植株的耐旱性显著增强，且存在耐旱性由强到弱：Zmhdz14>Zmhdz13>非转化植株。通过对抗旱相关的各项指标进行测定，表明转化的玉米植株在胁迫下受到的胁迫伤害较小，抗氧化能力显著增强，抗氧化能力由强到弱依次为Zmhdz14>Zmhdz13>非转化植株。.（4）明确了Zmhdz13、Zmhdz14基因的抗旱机理，在ABA条件下，过量表达Zmhdz13和Zmhdz14基因能够显著提高转基因植株对外源ABA的敏感性。说明Zmhdz13和Zmhdz14主要通过ABA信号传导途径调控植物对干旱的适应性。.上述这些研究结果为揭示Zmhdz13、Zmhdz14基因的抗旱机理奠定理论基础，为Zmhdz13、Zmhdz14基因克隆、转化及利用提供技术支撑，应用潜力巨大。