玉米是重要的粮饲作物,在保障国家粮食安全、稳定社会经济方面具有重要的作用。籽粒是构成玉米产量最主要的因子之一,其发育是一个相当复杂的过程,涉及大量基因并受严格调控。虽然现已克隆了许多影响玉米籽粒发育的基因,然而对玉米籽粒发育的分子机制认识的还不够全面、深入。因此克隆调控玉米籽粒发育基因并解析其分子机制具有重要的意义。本研究通过图位克隆的方法克隆了两个调控玉米籽粒发育的基因,分别命名为Zm3047和Smk,进一步通过遗传学、分子生物学等方法研究了其功能,主要研究结果如下:1、PPR蛋白Zm3047影响cox2、nad2编辑、调控玉米籽粒发育在玉米EMS诱变材料中发现了一个籽粒发育缺陷的突变体,命名为zm3047-1。该突变体籽粒厚度及宽度显著变小,百粒重显著下降。石蜡切片观察发现zm3047-1突变体籽粒胚乳发育滞后、胚发育严重缺陷,导致突变体籽粒不能正常萌发。通过图位克隆的方法克隆了控制该突变体的基因Zm3047,等位测验验证了该基因的功能。表达分析发现Zm3047在zm3047-1突变体中表达显著上调,并且在籽粒发育的各个时期均表达。Zm3047编码一个定位于线粒体的PLS亚类的PPR蛋白,酵母双杂交实验发现Zm3047、DYW类蛋白9743和多组织编辑因子Zm MORF8三者相互结合,对线粒体基因nad2第308位、cox2第284位进行C-to-U编辑。在zm3047-1突变体中,nad2和cox2不能正常编辑,导致线粒体复合物Ⅰ、Ⅳ不能正常组装,线粒体复合物Ⅰ的NADH氧化还原活性下降,并且交替氧化呼吸途径中的AOX酶大量积累。Zm3047功能缺失,严重损害了线粒体氧化还原呼吸链,不足以提供籽粒发育所需的能量,最终导致玉米籽粒发育缺陷。2、BTA转座子抑制ZmSWEET4c翻译调控玉米籽粒发育在玉米自交系B73后代材料中发现了一个籽粒变小的突变体,命名为smk（small kernel）。切片观察发现smk突变体籽粒具有完整的胚和胚乳,能正常的生长结实。smk突变体植株略高于野生型,穗位高、雄穗长、雄穗分支数没有明显差异。穗长、穗轴粗显著高于野生型,穗粗显著小于野生型。通过图位克隆的方法克隆了Smk基因,发现在Zm00001d015912基因第1个外显子处插入了156 bp转座子,导致其翻译提前终止,并将该转座子命名为BTA（B73 active TE h AT）。Zm00001d015912基因编码糖转运蛋白ZmSWEET4c。CRISPR转基因实验以及超表达转基因实验验证了ZmSWEET4c为控制smk突变体籽粒发育的基因。分析BTA转座子序列发现其具有典型的TIRs和TSD序列,并且与ZmSWEET4c基因的起始密码子ATG1形成了uORF1,内部含有uORF2以及一个新的密码子ATG2。在smk突变体中,ZmSWEET4c基因表达水平以及转录本的剪接形式与WT中相似。Smk从ATG2起始翻译的蛋白,与ZmSWEET4c结构、功能相似,均定位于细胞膜。在体内通过Ribo-seq和polysome-q PCR实验发现,与WT相比,ZmSWEET4c的翻译效率在smk突变体中降低。Western Blot实验进一步证实了突变体中SMK蛋白含量降低。体外LUC实验证实Smk翻译活性极显著低于ZmSWEET4c。进一步通过LUC实验发现uORF1以及发夹结构抑制Smk影响翻译。BTA转座子通过抑制Smk翻译效率,导致smk突变体籽粒变小。同时BTA转座子能够抑制其它基因的翻译,利用这一特性,可用BTA转座子操纵其它基因的翻译,在翻译水平实现对宿主基因的调控。本研究解析了Zm3047及Smk基因调控玉米籽粒发育的作用机制,加深了对玉米籽粒发育的认识,为玉米遗传改良提供新的基因资源。