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植物发育的最后一个阶段是叶片的衰老,叶衰老的过程中资源降解后转移到新器官以维持生长,通过延缓衰老可以延长植物的生育期。在前期的研究中,将酸性磷酸酶活性基因ZmAPRG定位在546kb的目标区段,在这个区段内,包括5个具有功能注释的基因,其中发现有ZmVQ52基因在两个亲本082和107中CDS序列无差异,而启动子存在差异。因此,本实验主要针对ZmVQ52基因来进行研究,用CaMV 35S启动子驱动ZmVQ52的过表达,获得转基因拟南芥以便后续的研究。本研究中,从玉米自交系B73中克隆获得ZmVQ52基因,对其进行组织特异性表达分析,蛋白功能定位,互作蛋白分析,转基因拟南芥的表型鉴定,激素处理,转录组测序和差异表达基因定量验证,发现在玉米衰老调节机制中ZmVQ52基因扮演着重要的角色。本研究的主要结果如下:(1)ZmVQ52基因开放阅读框(ORF)全长为576bp,编码191个氨基酸,该基因克隆后构建CaMV-ZmVQ52植物双源表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化方法获得转基因拟南芥株系,用潮霉素抗性筛选,PCR检测获得转基因拟南芥纯合株系OE4和OE5;(2)取玉米自交系成熟期的五个组织,分别为根、茎、叶、雌穗、雄穗,利用qRT-PCR的方法分析这五个组织中ZmVQ52基因的表达情况,结果表明ZmVQ52在玉米叶片中表达量最高,根、茎中表达量最低;(3)构建GFP-ZmVQ52融合蛋白表达载体,利用玉米原生质体提取和瞬时表达方法与核Marker质粒共定位分析,发现ZmVQ52编码的蛋白定位于细胞核,作为核蛋白发挥生物学功能。通过双分子荧光互补实验,经玉米原生质体转化方法筛选互作蛋白,发现ZmVQ52与ZmWRKY20、ZmWRKY36、Zm WRKY50和ZmWRKY71存在相互作用;(4)ZmVQ52的过表达加速了转基因拟南芥的叶片衰老,发现叶片黄化严重,萎蔫衰老加快,叶绿素含量降低等表型。结合拟南芥遗传转化获得的ZmVQ52转基因株系观察到的叶片衰老表型,利用qRT-PCR分析ZmVQ52在转基因拟南芥中的分子机制。发现ZmVQ52的过表达促进了叶衰老标记基因SAG12和SAG13的上调表达,叶衰老应答基因WRKY53和ORE1的上调表达以及CCA1和GLK2的下调表达;(5)ZmVQ52转基因拟南芥通过SA,JA处理后发现拟南芥叶片快速衰老,JA途径中的响应基因PDF1.2a和PDF1.2b的表达上调,SA途径中的响应基因PR1和PR2表达也显著上调,说明ZmVQ52的过表达增强了对JA和SA的敏感性。ABA的处理发现转基因拟南芥相对于野生型植株来说主根长增加,表明ZmVQ52基因过表达后增强了对ABA的耐受性;(6)转基因拟南芥株系ZmVQ52-OE5和WT转录组测序分析后发现差异表达基因主要富集在昼夜节律和光合途径中,推测该基因可能通过光合作用和昼夜节律来调控叶片衰老。之后通过qRT-PCR对基因表达进行验证,表明了转录组测序分析的可靠性。