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玉米不仅是人畜口粮,又是生产酒精、蔗糖和淀粉等产品的重要工业原料,还是植物遗传学研究的重要材料。玉米模式自交系B73和Mo17基因组测序已经完成,利用转录组、蛋白组等技术解析出了大量与玉米发育、响应胁迫等相关基因和蛋白,为从生物信息学角度深入全面研究玉米基因功能提供了重要信息。目前,玉米基因功能研究主要利用突变和基因工程,周期长,成本高,尚不能满足快速、大规模基因功能鉴定。病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)用于植物基因功能研究具有快速、简便、可进行高通量筛选等优点。本研究以自然侵染玉米的黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)为材料,通过病毒鉴定、侵染性克隆构建、接种方法优化、VIGS载体构建和优化、沉默效果综合评价等,创建了用于玉米基因功能研究的VIGS载体。该VIGS载体具有侵染玉米引起症状轻微,沉默高效且持续时间长,适用于B73、Mo17、Zheng58等多种重要自交系等优点。在玉米病毒病调查中发现了一株上部叶片表现轻微不规则花叶条纹症状的玉米,经生物学接种、RT-PCR检测、柯赫氏法则,鉴定病原为CMV，命名为CMV玉米北京分离物(ZMBJ-CMV);通过对其5’ UTR和CP核苷酸序列分析明确了 ZMBJ-CMV属于CMVIB亚组。构建了双35S启动子驱动的ZMBJ-CMV侵染性克隆,该侵染性克隆能系统侵染重要玉米自交系B73和Zheng58，并引起轻微花叶症状。在此基础上构建了表达不同长度2b蛋白(2b全长、2bN94、2bN81和2bN61)的VIGS载体,明确沉默效率最高的载体为ZMBJ-CMV-2bN81。建立了一套完整详细的可高效沉默玉米基因的ZMBJ-CMV VIGS系统。确定了以根癌土壤杆菌浸润接种的本生烟叶片汁液为毒源针刺接种玉米种胚的接种方法,VIGS载体可承载的插入片段长度为100~300bp;接种后的玉米在16h/200C光照~8h/18°C黑暗的条件下沉默效率最高(沉默 72.3%)。对玉米内源基因的沉默表明,ZMBJ-CMV-2bN81能够高效沉默IPP/DMAPP合成酶(ZmIspH)基因,ZmlspH的沉默导致了玉米叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量降低,叶绿体类囊体片层减少、排列疏松且不规则。ZMBJ-CMV-2bN81诱导ZmlspH沉默至少持续至接种后60天,在新长出的上部叶片中ZmlspH仍被沉默。首次在单子叶植物中证明了自噬途径参与淀粉代谢。ZMBJ-CMV VIGS载体分别成功沉默了自噬相关基因ZmATG3和ZmATG8a,阐明了 ZmATG3、ZmATG8a参与调控玉米叶片中间淀粉的降解。对25种玉米育种和研究中重要的自交系的沉默实验表明ZMBJ-CMV-2bN81载体适用于17个玉米自交系:Oh43、8112、PH207、w22、Mo17、LH196、K22、178、F42、Q319、Zheng58、Shen5005、5003、Lv28、HuangC、Huangzao4 和 Q381。综上,本研究利用自然侵染玉米的CMV株系为包括已测序模式自交系B73在内的玉米功能基因组学研究提供了快捷、高效的工具,将促进玉米生长发育相关功能基因、抗/感病虫、抗逆境胁迫相关基因的发掘和鉴定。