合理密植可提高土地利用率,是提高作物产量的重要技术措施。但是,密度过大群体内光照不足,植株因其避荫性而竞争旺长,严重时倒伏,产量和品质反而下降。研究表明,避荫性与植物对光信号的应答有关。植物接受环境光信号的受体是光敏色素(Phytochrome,Phy)等色素蛋白。Phy又分为A.B.C.D.E等不同的亚家族,在感受光信号波长、信号转导途径、调节生长发育方面不尽相同。在单子叶植物中,只有A、B和C三个亚家族。用外源或内源Phy基因转化植物,通过过量表达或表达抑制,可以改变植物对光信号的敏感性,减弱避荫性反应,通过适当提高种植密度而增加产量,水稻、马铃薯等作物均有一些成功的报道。本研究以玉米优良自交系18-599红的愈伤组织和幼胚为受体,通过农杆菌介导法转化组成型启动子驱动的内源PhyA1和PhyB1基因,试图通过其过量表达改变玉米对光信号的敏感性,筛选新颖的避荫性玉米种质,探索通过合理密植进一步提高玉米产量的新途径。主要结果如下：1.以玉米自交系B73的cDNA为模板,扩增PhyBl基因表达序列,测序验证后用以构建单子叶植物组成型表达载体pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos。用表达载体pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos转化农杆菌EHA105菌株,再转化玉米优良自交系18-599红的愈伤组织,经筛选、再生和PCR检测,获得12株阳性植株,其中7株正常结实收获。用表达载体pTF101.1-Ubi-PhyB1-T-nos转化农杆菌LBA4404菌株,再转化玉米优良自交系18-599红的未成熟幼胚,经筛选、再生和PCR检测,获得2株阳性植株,正常结实收获。2.用转化2mPhyA1和ZmPhyB1基因的高代纯合株系,并以受体自交系18-599红为对照,按随机区组设计在高低两种密度下进行田间表型鉴定,根据株型性状、生育期的差异,评价转化光敏色素基因对避荫性的影响。结果表明,随着密度的增高,转ZmPhyA1基因株系表现为株高和穗位高增高,ZmPhyB1表现为株高和穗位高变矮。3.用转化ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的高代纯合株系,并以受体自交系18-599红为对照,分别与8个自交系测交,组配24个F1测杂交种,按随机区组设计在高低两种密度下进行田间表型鉴定,根据生育期、株型和产量性状的差异,评价转化光敏色素基因对避荫性的影响。结果表明,用转ZmPhyA1和ZmPhyB1基因株系组配的测交杂种,株高、穗位高、叶片数、叶长和叶宽均显著大于受体自交系18-599组配的测交杂种,只有转ZmPhyA1基因株系组配测交杂种叶夹角与受体自交系18-599组配的测交杂种差异不显著,但是不同杂交组合中过量表达的内源基因对株型性状的影响不尽相同。4.转ZmPhyA1基因株系组配的测交杂种抽雄期和吐丝与受体自交系18-599组配的测交杂种差异不显著,而转ZmPhyB1基因株系组配的测交杂种抽雄期和吐丝期比受体自交系18-599组配的测交杂种极显著或显著缩短。5.方差分析表明,内源ZmPhyA1和ZmPhyB1基因的转化,对测交杂种株型性状、生育期和产量性状确有影响,说明过量表达内源光敏色素基因对玉米杂交种的避荫性确有影响,但并未达到显著降低玉米杂交种的避荫性反应,特别是在阴雨寡照及高密度种植条件下控制株高、穗位高及营养器官徒长的初衷。一方面说明关于光敏色素基因的功能研究还有待深入,另一方面也可能是基因沉默等原因造成的。上述初步结果表明,内源光敏色素基因的过量表达确能引起株型及生育期性状的改变,而且在不同的种植密度下表现不一。但是,不同光敏色素基因的起用也不相同,有待下一步研究。