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培育和改良紧凑型玉米新品种是玉米育种领域的一个重要研究方向。在正常利用光合作用的前提下，减小叶夹角，使叶片直立，可以有效的提高单位面积种植数，进而提高玉米单位面积的产量。叶枕（包括叶耳和叶舌）是玉米叶片的重要组成部位，是连接叶片和叶鞘的中间枢纽，叶枕的发育对茎叶夹角大小具有重要影响。因此，研究玉米叶枕的发育及基因表达调控对于理解茎叶夹角分子调控机制具有重要的意义。
本研究以玉米叶枕部位为切入点，选取对叶夹角产生影响的叶枕发育异常的两个突变体lg2（liguleless2）和lgn（liguleless narrow）为研究材料，首先，利用转录组测序(RNA-Seq)技术对野生型和突变体不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘的基因表达变化进行分析，挖掘出与叶枕生长发育相关的基因和在叶枕部位特异表达的基因;其次，通过SELEX-Seq(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)和ChlP-Seq技术(Chromatin immunoprecipitation assay，CHIP)挖掘LG2调控的候选基因，并初步确定了LG2蛋白结合的顺式作用元件;第三，通过酵母双杂交技术筛选出和LG2互作的蛋白，并利用BiFC和ColP技术对LG2互作蛋白进行了进一步验证。我们从核酸转录水平和蛋白互作水平分析了影响叶枕生长发育的关键基因，希望能进一步深入理解叶枕生长发育及茎叶夹角大小调控的分子机理。
以玉米叶枕突变体lg2为研究材料，主要研究结果如下:
(1)利用RNA-Seq方法分别对野生型和lg2突变体5个不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘区域进行高通量测序，通过比对野生型和突变体5个发育时期叶枕区域的基因表达变化，我们发现LG2基因功能缺失后叶枕部位有7022个基因，叶片和叶鞘分别有5071个和3853个基因的表达发生显著变化(q-value＜0.01)，表明LG2功能缺失可能影响叶片、叶枕和叶鞘的发育。
(2)对在野生型及lg2突变体叶枕部位显著差异表达的7022个基因进行分析发现，LG2基因功能缺失主要影响细胞壁修饰(cell wall modification)、激素合成及信号传导相关基因的表达，说明LG2对叶枕发育的影响主要是通过细胞壁修饰和激素相关路径发挥作用。
(3)根据SELEX-Seq和ChlP-Seq的结果，我们初步确定了LG2蛋白在其调控基因启动子区域的结合位点:GTCA，并结合RNA-Seq数据发现有421个基因可能受到LG2的直接调控，影响着叶枕的发育。
(4)利用酵母双杂交技术对LG2互作蛋白进行了筛选，筛选到85个互作蛋白并对其中的7个进行了进一步验证。结果表明LG2蛋白与转录因子bZIP(GRMZM2G030280)、bHLH(GRMZM2G178182)、蛋白激酶MAP4(GRMZM2G127141)和细胞周期调控蛋白MAC5A(GRMZM5G831993)存在着互作，说明了LG2蛋白可能通过与同家族的转录因子、激酶以及细胞周期蛋白的互作来调控叶枕的生长发育。
以玉米叶枕突变体lgn为研究材料，主要研究结果如下:
(1)采用转录组高通量测序(RNA-Seq)方法分别对野生型和lgn突变体5个不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘区域进行测序。我们发现在野生型中共有10094个基因受到发育调控(q-value＜0.001)，其中叶片中有8184个，叶枕中有8761个，叶鞘中有1956个。对这些在发育过程中显著差异表达的基因进行聚类分析发现:随着叶片、叶枕和叶鞘的不断发育，下调表达的主要是一些细胞壁合成、细胞分裂和细胞周期相关的基因;而在发育早期上调表达，到衰老期再下调表达的主要是和光合作用相关的基因。
(2)我们发现野生型中叶片特异表达的基因有312个，叶枕特异表达的有260个，叶鞘中特异表达的有7个。其中叶片特异表达基因主要参与光合作用以及蛋白质合成;叶枕特异表达基因主要集中在纤维素合成和细胞壁修饰等生物学途径。
(3)LGN基因功能缺失主要影响了细胞壁修饰(cell wall madification)、细胞周期(cell cycle)和激素代谢相关基因的表达，因此，我们推测细胞壁和激素相关的基因极大的影响了叶枕的正常发育以及叶片的形态建成。这些研究结果为进一步解析玉米叶枕发育的分子机制奠定了基础。
本研究以玉米叶枕部位为切入点，选取对叶夹角产生影响的叶枕发育异常的两个突变体lg2（liguleless2）和lgn（liguleless narrow）为研究材料，首先，利用转录组测序(RNA-Seq)技术对野生型和突变体不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘的基因表达变化进行分析，挖掘出与叶枕生长发育相关的基因和在叶枕部位特异表达的基因;其次，通过SELEX-Seq(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)和ChlP-Seq技术(Chromatin immunoprecipitation assay，CHIP)挖掘LG2调控的候选基因，并初步确定了LG2蛋白结合的顺式作用元件;第三，通过酵母双杂交技术筛选出和LG2互作的蛋白，并利用BiFC和ColP技术对LG2互作蛋白进行了进一步验证。我们从核酸转录水平和蛋白互作水平分析了影响叶枕生长发育的关键基因，希望能进一步深入理解叶枕生长发育及茎叶夹角大小调控的分子机理。
以玉米叶枕突变体lg2为研究材料，主要研究结果如下:
(1)利用RNA-Seq方法分别对野生型和lg2突变体5个不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘区域进行高通量测序，通过比对野生型和突变体5个发育时期叶枕区域的基因表达变化，我们发现LG2基因功能缺失后叶枕部位有7022个基因，叶片和叶鞘分别有5071个和3853个基因的表达发生显著变化(q-value＜0.01)，表明LG2功能缺失可能影响叶片、叶枕和叶鞘的发育。
(2)对在野生型及lg2突变体叶枕部位显著差异表达的7022个基因进行分析发现，LG2基因功能缺失主要影响细胞壁修饰(cell wall modification)、激素合成及信号传导相关基因的表达，说明LG2对叶枕发育的影响主要是通过细胞壁修饰和激素相关路径发挥作用。
(3)根据SELEX-Seq和ChlP-Seq的结果，我们初步确定了LG2蛋白在其调控基因启动子区域的结合位点:GTCA，并结合RNA-Seq数据发现有421个基因可能受到LG2的直接调控，影响着叶枕的发育。
(4)利用酵母双杂交技术对LG2互作蛋白进行了筛选，筛选到85个互作蛋白并对其中的7个进行了进一步验证。结果表明LG2蛋白与转录因子bZIP(GRMZM2G030280)、bHLH(GRMZM2G178182)、蛋白激酶MAP4(GRMZM2G127141)和细胞周期调控蛋白MAC5A(GRMZM5G831993)存在着互作，说明了LG2蛋白可能通过与同家族的转录因子、激酶以及细胞周期蛋白的互作来调控叶枕的生长发育。
以玉米叶枕突变体lgn为研究材料，主要研究结果如下:
(1)采用转录组高通量测序(RNA-Seq)方法分别对野生型和lgn突变体5个不同发育时期的叶片、叶枕、叶鞘区域进行测序。我们发现在野生型中共有10094个基因受到发育调控(q-value＜0.001)，其中叶片中有8184个，叶枕中有8761个，叶鞘中有1956个。对这些在发育过程中显著差异表达的基因进行聚类分析发现:随着叶片、叶枕和叶鞘的不断发育，下调表达的主要是一些细胞壁合成、细胞分裂和细胞周期相关的基因;而在发育早期上调表达，到衰老期再下调表达的主要是和光合作用相关的基因。
(2)我们发现野生型中叶片特异表达的基因有312个，叶枕特异表达的有260个，叶鞘中特异表达的有7个。其中叶片特异表达基因主要参与光合作用以及蛋白质合成;叶枕特异表达基因主要集中在纤维素合成和细胞壁修饰等生物学途径。
(3)LGN基因功能缺失主要影响了细胞壁修饰(cell wall madification)、细胞周期(cell cycle)和激素代谢相关基因的表达，因此，我们推测细胞壁和激素相关的基因极大的影响了叶枕的正常发育以及叶片的形态建成。这些研究结果为进一步解析玉米叶枕发育的分子机制奠定了基础。