玉米是世界范围内非常重要的粮、经、饲作物,其产量和品质直接影响到人类的粮食安全和生活品质。低磷非生物胁迫对玉米全生育期都具有非常重大的影响,它制约了玉米苗期的生长发育和成株期的产量和品质。本实验室前期在356份玉米自交系组成的自然群体中开展了玉米田间苗期低磷胁迫及相关表型性状采集工作。本课题针对其中两个性状的两个候选基因开展了进一步研究。主要研究结果如下:1.候选基因ZmMPK16（Mitogen-activated Protein Kinase 16）位于2号染色体末端,与株高在低磷胁迫下的表型变化（PH-R:Plant-High Pi-deficient/sufficient Ratio）极显著相关,表型变异解释度大于13%。候选基因ZmERF9（Ethylene Responsive Factor 9）位于8号染色体末端,与根系干重在低磷胁迫下的变化（RDW-R:Root-Dry-Weight Pi-deficient/sufficient Ratio）极显著相关,表型变异解释度高于8%。2.为了验证关联位点,首先利用表型极端材料对候选基因ZmMPK16的关联SNP区域进行PCR扩增和测序。结果显示,关联SNP在表型极端材料间表现出较理想的类型分离。缺磷敏感材料和顿感材料中A-G的单碱基变异导致丝氨酸-脯氨酸替换。对候选基因ZmERF9的关联SNP区域进行PCR扩增和测序。结果显示,除编码区两个高关联的SNP外,基因启动子区域还存在三个相邻的小片段插入缺失（Indel）与表型显著关联。3.针对启动子显著关联位点（In Del）不同各选择了两份材料进行缺磷胁迫下表达量分析,Deletion材料叶片中ZmERF9表达量受缺磷处理下调,但根系中ZmERF9表达量变化不明显。Insertion材料叶片中ZmERF9在缺磷处理下表达量先上调再回落,根系中表达量有微弱上调趋势。ZmERF9启动子关联位点的In Del可导致潜在At GRF7结合原件变化,暗示ZmERF9可能与ZmGRF的表达具有相关性。因此,通过同源比对鉴定并检测了玉米中三GRF基因与ZmERF9的表达相关性。结果显示,在In Del不同分型的材料中ZmERF9与GRFs的表达相关性明显不同。结果说明ZmERF9基因在两种不同启动子基因型材料中受到低磷胁迫后的调控是有差异的。短时间处理下,ZmERF9基因的表达量受脱落酸（ABA）、乙烯（ETH）和赤霉素（GA）三种激素的轻微上调,而不受生长素（IAA）的影响。玉米组织表达实验结果显示,苗期叶片表达量高于根系。开花期植株的支持根表达量最高,雄花器官表达量也相对较高。4.亚细胞定位结果显示,ZmMPK16在细胞质定位,且两种转录本所编码蛋白的定位没有差异,ZmERF9在细胞核定位。5.氨基酸序列同源比对显示拟南芥At MPK16与ZmMPK16相似度最高,At ERF9与ZmERF9相似度最高。低磷处理前后拟南芥mpk16突变体相较于野生型来说根系相关指标变化都不显著,而突变体地上部分干重在低磷胁迫下显著降低,说明拟南芥中At MPK16基因的缺失对拟南芥生长发育,尤其是地上部分,具有显著影响。低磷处理前后拟南芥erf9突变体地上部分干重变化不明显,但erf9根系的多项指标,在低磷胁迫下与未胁迫的比值,如根长、根表面积、根体积、根尖数明显低于野生型,说明拟南芥中At ERF9对根系发育,尤其是缺磷胁迫下的根系发育有重要意义。6.对ZmMPK16和ZmERF9两个基因均构建了过表达载体,通过农杆菌介导转化玉米CO1（KN5585）材料过表达,并进行了PCR阳性鉴定。下一步将利用转基因玉米进行后续一系列的生物学功能验证。