中文摘要：

干旱是限制玉米产量的主要逆境因子之一，抗旱育种是最经济有效的方法。玉米抗旱分子育种的核心是挖掘新的抗旱基因并对基因的作用机制全面了解。本课题针对目前玉米干旱响应代谢途径了解少，玉米中获得的与抗旱相关基因还很少等诸多问题，首次从玉米中克隆到5个干旱诱导早期应答基因（Early responsive to dehydration），并对这些基因进行深入研究和在玉米中进行遗传转化，以其获得玉米抗旱机制新思路和新种质。干旱诱导早期应答基因是玉米中首次获得的可以应答包括干旱在内多种逆境胁迫信号的基因，前期的研究表明这些基因和玉米的耐旱性密切相关。在此基础上，本课题拟从分子水平研究各种基因的信号调控网络，探讨5个基因作用的交叉点，从整体上研究玉米的抗旱机制，同时通过转基因创制抗旱玉米新种质。以上研究符合目前转基因产业的迫切需求，同时对增强我国玉米科技自主创新能力，提升分子育种能力方面也具有战略意义。

结论摘要：

干旱是影响玉米产量和品质的主要逆境因子之一，抗旱育种一直是全世界玉米育种的主要目标。干旱诱导早期应答基因是玉米中首次获得的可以应答包括干旱在内多种逆境胁迫信号的基因，本项目从分子水平研究各种基因的功能和作用机制，同时通过转基因创制抗旱玉米新种质。本项目从玉米中获得7个干旱诱导早期应答基因，分别为ZmERD1、ZmERD4、ZmERD6、ZmERD15、ZmERD16、ZmADP和ZmDBF。其中ZmERD1基因是一个蛋白激酶，ZmERD4基因是膜整合蛋白，有多个蛋白磷酸化位点，ZmERD6为一个糖载体蛋白，ZmERD15为一个小的酸性蛋白，是一个信号因子，ZmERD16为泛素蛋白, ZmADP属于ADP糖基化因子家族，ZmDBF为具有B3结构域的转录因子家族。通过实时定量PCR获得的7个干旱诱导早期应答基因表达量的变化，结果表明它们可以快速的应答包括干旱、盐、低温、机械损伤以及激素在内的多种逆境胁迫。利用根癌农杆菌介导法，将7个干旱诱导早期应答基因转化到拟南芥、玉米中。结果表明转基因拟南芥的抗逆性有变化，其中转ZmERD15基因的抗旱性是降低的，而转ZmERD1、ZmERD6、ZmERD6、ZmERD16、ZmADP、ZmDBF的抗逆性（抗旱、耐盐）是提高的，转基因玉米和拟南芥的表型相似。同时，克隆到ZmERD2、ZmERD6、ZmERD15的启动子序列，初步研究表明以上基因的启动子区具有多个逆境及激素应答原件，和基因的抗旱功能密切相关。通过以上的研究，我们首次在玉米中获得7个干旱诱导相关基因，通过转基因和对基因的功能、特性进行研究，可以为玉米抗旱分子机制研究提供参考，为玉米抗旱分子育种提供候选基因。