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MAPK级联途径是存在于真核生物中进化上保守的信号通路,在细胞信号的转换和放大过程中起重要作用。MAPK级联途径由三个成员组成,分别是MAPK、MAPKK （MAPK kinase）及MAPKKK（MAPKK kinase）,此三个信号组分按照MAPKKK-MAPKK-MAPK的方式依次磷酸化将外源信号级联放大向下传递。植物中的MAPK通常分为四组,即A, B, C, D。关于A, B组MAPK的报道较多,研究较为详细。关于C组MAPK的分析较为欠缺。但近年研究发现,C组MAPK同样参与介导环境胁迫及信号分子（如ABA, H2O2等）的传递。由于不同物种中C组MAPK编码基因相继报道,所以有理由推测不同物种间C组MAPK调控的信号转导通路可能存在某些相似性。玉米作为一种重要的禾本科粮食作物,其C组MAPK基因迄今未见报道。ABA,H2O2是植物逆境信号转导中重要的信号分子, C组MAPK是否介导这两种信号的传递?与抗氧化系统关系如何?这一问题亟待回答。本研究从玉米栽培种鲁单50幼苗中分离到一个C组MAPK基因,命名为ZmMPK7,对其序列特征、表达模式、以及过表达转基因烟草的抗逆生理功能做了初步研究。主要结果如下:1. GenBank中玉米MAPK基因信息的收集及整理根据拟南芥20个MAPK的基因序列,逐一在GenBank中比对,共得到39条玉米序列的信息。其中许多基因序列存在重复提交的现象。经分析后共保留下12条特异的基因全序列,它们都具有植物MAPK的序列特征,分属于四组,即A, B, C, D。其中C,D组成员占大多数,由此推测C,D组MAPK的多样性可能与其介导信号转导的特异性有关。2.玉米C组MAPK基因ZmMPK7的分离及序列分析根据玉米MAPK基因信息分析结果,设计特异引物从玉米幼苗中特异性扩增DNA片段。该扩增片段包含一个1113bp的ORF,编码370个氨基酸,预测蛋白质分子量为42.5kD,命名为ZmMPK7。序列分析显示,ZmMPK7包含11个植物MAPK保守的Ser/Thr蛋白激酶亚区以及一个TEY基序。进化树分析显示其与水稻OsMSRMK3,拟南芥ATMPK1、ATMPK2、ATMPK7、ATMPK14,烟草NtNTF3及豌豆PsMPK2的同源性较高,属于C组MAPK。3. ZmMPK7的表达分析为了研究ZmMPK7对不同胁迫刺激的响应模式,我们首先进行Northern blot分析。ZmMPK7具有较高的本底水平表达,100μM ABA或1.5 mM H2O2明显诱导该基因的表达,而PEG-6000及4oC低温处理未能检测到该基因的诱导表达。ABA及H2O2对该基因的诱导呈现不同的时间效应,并且依赖于Ca2+的存在。Imidazole、Tiron及DMTU为ROS效应剂,其中Imidazole是NADPH oxidase的抑制剂,而Tiron及DMTU是细胞内源ROS淬灭剂。使用以上药剂预处理玉米幼苗,半定量RT-PCR分析显示不同程度地抑制了ABA对ZmMPK7的诱导表达。正常生长状态下的玉米幼苗,ZmMPK7的本底表达呈现稳态水平,未检测到节律周期性。4.过表达ZmMPK7的转基因烟草在渗透胁迫下抗氧化能力增强为进一步研究ZmMPK7在介导ABA、H2O2信号转导过程中的详细功能,本研究构建该基因的正义过表达载体,农杆菌介导法转化烟草,挑取T3代纯合阳性转基因株系及野生型烟草进行生理分析。发现渗透胁迫下转基因烟草各株系内H2O2及丙二醛（MDA）积累量较野生型烟草少。以PEG-6000模拟渗透胁迫处理烟草,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的总酶活在转基因烟草和野生型烟草中未检测到明显差异,而过表达ZmMPK7显著增强了转基因烟草的过氧化物酶（POD）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）总酶活。转基因烟草各株系的总抗坏血酸（AsA）及脱氢抗坏血酸（DAsA）含量明显高于野生型烟草。根据以上证据有理由推测过表达ZmMPK7的转基因烟草抗氧化系统得以改善,渗透胁迫下受到的氧化伤害较轻。此外,利用不同浓度的甲基紫精（MV）模拟氧化胁迫,分析烟草幼苗生长受到的影响。结果显示转基因各株系在较高或较低浓度的MV处理培养基中,均表现为较好的长势。该证据再次说明过表达ZmMPK7的转基因烟草在耐受氧化胁迫方面的优势。5. ZmMPK7定位于细胞核生物信息学软件预测ZmMPK7细胞核内定位的几率较高,瞬时转化ZmMPK7-GFP于洋葱表皮细胞的实验验证了该推测,即ZmMPK7为细胞核定位。6.玉米B组MAPKK基因ZmMKK3的分离及序列分析按照前文相似的分析方式,对GenBank中关于玉米MAPKK推测的基因信息收集整理,根据整理结果设计特异引物,从玉米幼苗中分离到一段DNA序列,该序列具有植物MAPKK的序列特征,包含有1572bp的ORF,编码523个氨基酸,将其命名为ZmMKK3。序列分析显示ZmMKK3含有所有植物MAPKK的保守氨基酸亚区以及磷酸化一致序列S/TxxxxxS/T。进化树分析显示与水稻OsMKK3、拟南芥AtMKK3同源性最高,同属于B组MAPKK。由于已有文献证明拟南芥AtMKK3是C组MAPK的上游激酶,与拟南芥AtMPK7直接互作。所以根据序列同源性分析,我们推测玉米ZmMKK3与ZmMPK7可能也存在互作关系。此推测尚需进一步验证。