在我国乃至全球范围内，干旱等自然灾害严重威胁玉米生产，严重时会造成大幅减产甚至绝收，因此克隆玉米抗旱基因，改良玉米抗旱性是农业生产的迫切需求。前期首先运用全基因组关联分析的方法发现83个遗传变异位点（解析至42个候选基因）与玉米苗期抗旱性显著相关。其中，最显著的5个位点均位于第9染色体上的ZmVPP1基因的3非翻译区（3-UTR），该基因编码一个定位于液泡膜上的质子泵-焦磷酸水解酶(Vacuolar-type H+-PPase)。进一步对ZmVPP1基因进行重新测序和候选基因关联分析，发现了ZmVPP1基因中更显著的遗传变异位点，并且确定了该基因编码区上游的遗传变异可能是导致表型变异的功能位点。主要研究结果如下:　　1、首先对140份不同来源的玉米自然变异材料ZmVP1基因进行重新测序和候选基因关联分析。基因3-UTR的分析验证了全基因组关联分析的结果。此外，在基因编码区发现了两个非同义突变，SNP7和InDel158，且与玉米苗期存活率极显著相关。　　2、为探究SNP7和InDel158是否导致蛋白功能的变异，将两种基因编码序列ZmVPP1B73和ZmVPP1CNBL55转化拟南芥该基因的同源基因突变体，结果表明两种基因编码区序列在拟南芥中均能正常表达且能完全互补突变体的表型。上述结果表明编码区中SNP7和InDel158不导致ZmVPP1蛋白功能改变。　　3、为进一步比较两种蛋白质是否存在功能差异，将ZmVPP1B73和ZmVPP1CIMBL55基因编码区转化野生型拟南芥。与对照材料相比，两种转基因植株中焦磷酸水解酶活性增强且液泡的pH值降低。并发现提高ZmVPP1的表达量，可以促进根系的发育增加侧根数目，增强植株的抗旱能力。并且两种转基因材料间无明显差异，进一步说明SNP7和InDel158不改变ZmVPP1蛋白功能。　　4、为了发掘导致该基因功能差异的遗传位点，构建了抗旱材料CIMBL55的基因组BAC文库，通过文库筛选获得了携带ZmVPP1CIMBL55的阳性BAC克隆。对BAC测序获得抗旱玉米材料中该基因上下游106kb的基因组序列。对ZmVP1序列的精细分析发现，在CIMBL55中，ZmVPP1的启动子中含有一个长度为366-bp的DNA片段插入(InDel-379)，该片段中含有3个干旱应答的MYB顺式作用元件。对140份玉米材料ZmVPP1基因上游序列重新测序分析发现InDel-379与表型极显著相关(P=8.91×10-10)，并且该位点与基因编码区和3-UTR区显著的变异位点连锁不平衡(LD)程度高（r2＞0.8）。基因单体型分析发现非编码区序列的差异导致植株干旱存活率明显改变。　　5、对99份玉米自交系Zm VP1基因的表达水平进行检测，发现在中度干旱胁迫下（LRWC=70％），ZmVPP1抗旱等位基因型的基因相对表达水平显著高于干旱敏感等位基因型;在正常生长和重度干旱胁迫下(LRWC=58％)，两者无显著差异。　　6、由于InDel-379与表型极显著相关，将ZmVPP1B73和ZmVPP1CIMBL55基因型的启动子片段克隆到GUS基因上游，通过检测GUS基因的表达量比较启动子的活性。在ABA胁迫信号存在的条件下，ZmVPP1CIMBL55基因型启动子可以提高ZmVPP1的表达水平。结果表明，366-bp的DNA片段中3个干旱应答的MYB顺式作用元件使得ZmVPP1CIMBL55基因型启动子在胁迫诱导条件下提高基因的表达水平。　　7、构建了ZmUbi∶ZmVPP1B73转基因玉米过表达植株，表型分析发现提高ZmVPP1的表达量可以促进根系的发育增加侧根数目，提高叶片的光合速率和水分利用效率，并且增强了玉米苗期的抗旱能力。在大田正常浇水条件下，转基因材料的农艺性状与对照材料相比无显著差异（除一个转基因株系叶宽略有增大）。在田间干旱缺水条件下，转基因材料散粉与吐丝的间隔时间较对照材料明显缩短，其产量受干旱影响明显减少，单株产量显著高于对照植株。　　综上所述，ZmVPP1基因是玉米的重要抗旱基因，在抗旱玉米材料中该基因启动子区366-bp的插入能有效提高该基因响应干旱胁迫的表达水平，进而增强植株的抗旱性。该研究成果为玉米抗旱新品种的培育提供了重要的基因资源，为玉米抗旱性的遗传改良提供了理论依据。