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油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)作为植物特有的固醇类激素,在生长发育和应激反应过程中起重要作用。BES1(BRI1-ethylmethylsulfone-suppressor 1)和BZR1(Brassinazole-resistant 1)是BR信号通路中的关键转录因子,通过调控BR响应基因的表达,进而调控植物的生长发育及逆境应答。玉米基因组庞大,存在大量重复序列,这可能导致ZmBES1/BZR1基因家族成员在进化和功能上具有多样性。本研究通过生物信息学分析,在玉米基因组中鉴定了ZmBES1/BZR1家族全部成员,并对各成员的基因结构、亲缘关系、染色体定位、顺式作用调控元件和表达模式进行分析。随后,运用实时荧光定量PCR技术检测了ZmBES1/BZR1基因在脱落酸(Abscisic acid,ABA)和不同光质处理下的表达差异。最后,对各成员的编码序列进行PCR克隆后,鉴定其亚细胞定位。本研究为解析玉米ZmBES1/BZR1的功能及可能参与的信号转导途径提供参考。主要结果如下:(1)通过全基因组分析鉴定到11个ZmBES1/BZR1基因家族成员,他们不均匀分布在玉米10条染色体中的7条染色体上,其中有3对基因是旁系同源基因。各成员含有不同数量的内含子,包括phase-0、-1、-2三种内含子,其中phase-0出现频率最高(84.8%),说明基因结构多样性较低。(2)ZmBES1/BZR1蛋白N端均有一个BES1/BZR1特异且高度保守的碱性螺旋-环螺旋(basic helix loop helix,bHLH)结构域,其中ZmBES1/BZR1-4和-5除包含bHLH结构域,C端有一个BAM结构域。根据氨基酸序列的相似程度及进化分析结果,玉米ZmBES1/BZR1家族分为2个亚类,ZmBES1/BZR1-4和-5同在一个亚类,其余9个ZmBES1/BZR1分到同一亚类。(3)对ZmBES1/BZR1基因启动子序列分析表明,ZmBES1/BZR1各成员启动子区存在大量的光响应和胁迫响应元件。同时,对已公布的玉米转录组数据分析发现,ZmBES1/BZR1基因在不同组织的不同发育阶段呈现不同的表达模式,其中ZmBES1/BZR1-1在各组织器官中持续高表达,ZmBES1/BZR1-5、-7和-10在多数组织器官中表达较高,ZmBES1/BZR1-2、-3、-4和-9仅在少数组织器官和发育阶段表达。说明ZmBES1/BZR1基因成员的表达可能受生长发育和环境因素的调节,在不同生长发育阶段起不同作用。(4)实时定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)结果显示,在ABA诱导下,ZmBES1/BZR1-1、-4和-5在叶片中的表达显著上调,ZmBES1/BZR1-7、-8、-10和-11在叶片中的表达显著下调。然而,ZmBES1/BZR1-4和-5在根中的表达显著下调,ZmBES1/BZR1-1、-3、-10和-11在根中的表达显著上调。在暗处理下,除ZmBES1/BZR1-9和-10表达无显著变化,其余成员在叶片和根中的表达均显著上调。红光处理下,ZmBES1/BZR1-1、-4和-7在叶片和根中的表达均显著上调,ZmBES1/BZR1-3和-11在根中的表达显著上调。然而,ZmBES1/BZR1-2、-5、-8在叶片和根中的的表达均显著下调,ZmBES1/BZR1-3和-11在叶片中的表达显著下调。远红光处理下,除ZmBES1/BZR1-9和-10表达无显著变化,其余成员在叶片和根中的表达均显著上调。此外,在所有样品中均未检测到ZmBES1/BZR1-6的表达。(5)PCR克隆结果显示,除ZmBES1/BZR1-6外,其余成员均被成功扩增到。分别构建各成员开放阅读框(Open reading frame,ORF)融合eGFP标签的植物表达载体35S-ZmBES1/BZR1-eGFP,转化洋葱表皮和玉米原生质体进行瞬时表达。结果表明,ZmBES1/BZR1-2和-7定位在叶绿体,其余成员均定位在细胞核,与生物信息学预测结果一致。上述结果表明,玉米ZmBES1/BZR1基因在进化、结构、表达及亚细胞定位等方面均呈现多样性,其中ZmBES1/BZR1-6可能是假基因。本研究初步说明ZmBES1/BZR1各成员可能具有不同的功能或作用机制,为深入研究其功能奠定了基础。