中文摘要：

玉米病害是影响玉米产量和质量的主要因素，进行玉米的免疫学研究，从而提高玉米自身的免疫力，是从根本上解决这一问题的重要途径。动物组氨酸三聚体核苷结合蛋白（HINT）参与了重要的生物学功能，而植物HINT的功能研究未见报道。本项目是在申请人以前的研究基础上所进行的学科交叉研究，在完成对玉米HINT（Zm-HINT）克隆鉴定等工作前提下，主要开展以下研究1.分别从基因水平和蛋白水平研究Zm-HINT在病原相关分子模式及植物激素诱导下的表达变化，探索Zm-HINT在玉米免疫反应中的作用；2.研究Zm-HINT蛋白功能域对玉米免疫防卫基因表达的影响，揭示Zm-HINT对玉米免疫防卫基因的调控；3.利用蛋白质组学相关技术，研究Zm-HINT的相互作用蛋白，初步阐明Zm-HINT的免疫作用机制。本项目旨在为玉米病害防治奠定理论基础，同时，对进一步揭示植物HINT的功能及作用机制有着重要意义。

结论摘要：

玉米病害是影响玉米产量和质量的主要因素，进行玉米的免疫学研究，从而提高玉米自身的免疫力，是从根本上解决这一问题的重要途径。本项目首先利用蛋白质组学的技术分析了甘蔗花叶病毒SCMV感染后，抗性玉米自交系和感病玉米自交系中的蛋白质组学变化。结果发现了96个有显著变化的蛋白质点。从这些显著变化的蛋白质中，我们进一步研究了其中一个差异表达的蛋白质组氨酸三聚体核苷结合蛋白Zm-HINT1 （Zm-HINT）。RT-PCR分析表明Zm-HINT1在玉米各个组织中都有表达，但种皮除外。应用荧光定量PCR技术，通过生物胁迫和非生物胁迫处理，初步研究了Zm-HITN1基因的表达模式。结果表明在生物胁迫甘蔗花叶病毒接种后，玉米叶片中Zm-HINT1基因的表达量明显上升，说明甘蔗花叶病毒对Zm-HINT1基因表达呈正调控模式；在非生物胁迫干旱和高温胁迫下，Zm-HINT1基因的表达量上升，后又逐渐下降。盐胁迫诱导下，Zm-HINT1基因的表达量呈现整体下降的趋势。这些表达分析结果提示我们Zm-HINT在玉米抵抗生物压力和非生物压力的过程中起着重要的调控作用。 进一步利用DNA重组技术构建了带有GFP的融合表达载体，利用洋葱表皮瞬时表达实验对Zm-HINT1基因进行了亚细胞定位研究。最终确认Zm-HINT1是核定位蛋白。通过农杆菌介导花序侵染法对Zm-HINT进行转基因功能研究。研究结果表明Zm-HINT1在拟南芥中的过表达能够显著增强来自高温、干旱非生物胁迫的抗性，但是对盐胁迫的抗性增强不明显。同时，转Zm-HINT1基因的拟南芥在抵抗禾谷镰刀菌的感染方面要显著高于转PCAMBIA-1304空载体和野生型拟南芥，揭示了Zm-HINT1在植物抗病防御方面的作用。另外，禾谷镰刀菌侵染后，免疫防御相关基因PR-4和过氧化物酶在三种基因型拟南芥（野生型、转Zm-HINT1基因和转PCAMBIA-1304空载体）中表达均显著上升，同时PR-4和过氧化物酶在转Zm-HINT1基因拟南芥中的表达水平显著高于野生型和对照。这些实验结果暗示了病原侵染后，Zm-HINT1可能是通过提高免疫防御相关基因PR4和过氧化物酶的表达来提高机体对病原的免疫防御反应，从而提高植物的抗病性。该研究能够为玉米抗逆尤其是抗病育种奠定重要的理论基础。