玉米是重要的粮食作物,中国的玉米播种面积和总产量居世界第二位,在满足全球粮食和饲料需求方面发挥着重要作用。培育矮杆抗倒伏、大穗高产的玉米新品种为目前玉米的研究提供了新的方向。目前在农业生产应用中,各种自然灾害,例如玉米植株的倒伏,严重影响其生物量和产量。矮秆作物相对于高秆来说,耐肥抗倒,株型紧凑,因此适当增加矮杆玉米的种植密度将大大提高玉米产量[1]。绿色革命中矮杆基因在水稻和小麦的生产上已经显示了巨大的增产潜力[2],但到目前为止在玉米中还未筛选到诸如此类的矮杆突变体。因此寻找新的玉米矮杆基因对玉米的基础研究和遗传育种都具有十分重大的意义。对玉米而言,影响株高的主要因素是节的数目和节间长度。节的数目主要受节间分生组织（intercalary meristem,IM）的形成影响,节间长度则主要是节间细胞伸长所决定的。不同于绿色革命中矮杆基因在小麦和水稻中的广泛应用,目前对玉米矮化半矮化材料的研究并不多,调控株高的分子机制研究也不是十分清楚。本论文通过筛选以自交系B73为背景的玉米EMS诱变突变体文库鉴定到一个株高严重矮化突变体,并将其命名为zm66。将该突变体与野生型B73回交最终获得的F2代植株中出现株高表型约为3:1（高:矮）的分离比,表明该突变体是由于单个基因隐性突变造成的。通过对zm66与B73杂交获得的F2代突变体表型的材料进行混池,利用外显子捕获技术（EcMutMap）测序并分析了 28594个SNP位点,显示突变位点位于Zm TE1基因第一个外显子的第547 bp处,该位点发生了由C-T的碱基替换,使谷氨酰胺突变成终止密码子造成氨基酸序列提前终止。同时,将该突变体与另一个已知的zmte1突变体zmte1-1杂交获得的F1代植株均表现出植株矮化、叶片数目增多、雄穗雌性化等性状。由此我们确定zm66突变体株高矮化表型是由于ZmTE1功能缺失造成的,因此将其重新命名为zmte1-2。本论文详细分析了zmte1-2突变体的表型,发现zmte1-2突变体节的数目增加,节间长度显著缩短,尤其是发育后期野生型株高是突变体的3倍。除此之外,zmte1-2突变体叶片变细变短,叶片数目增加,中胚轴长度缩短,雄穗雌性化且种子变小,种子重量下降。由此可以看出ZmTE1功能缺失后植物的生长发育出现了严重的缺陷。突变体细胞面积显著减小,说明ZmTE1可能影响了细胞伸长从而造成突变体节间长度缩短。组织学分析表明,Zm TE1主要在顶端分生组织、节和节间分生组织中表达,并且节间分生组织在茎中呈断层状结构排列。ZmTE1功能缺失后分生区面积变小,节间分生组织规则的断层结构消失,而且被挤压到了茎的边缘,节间细胞提前分化,这可能是造成节间分生组织形成紊乱、节数增加的主要原因,说明ZmTE1通过调控细胞分裂和分生组织的正确形成影响节的数目。转录组数据分析表明突变体中生长素信号、正调控细胞伸长和细胞分裂相关的基因下调表达,负调控细胞伸长相关的基因上调表达,这表明ZmTE1可能通过调控生长素信号、细胞伸长和细胞分裂相关基因的转录影响节间伸长和分生组织的形成。而且对比野生型与突变体中DR5 rev:RFP信号强度发现,zmte1-2突变体顶端分生组织中的DR5信号明显弱于野生型。与野生型相比,外源施加高浓度生长素后对突变体主根伸长的抑制作用减弱,进一步验证了 ZmTE1参与生长素信号通路,通过影响生长素信号影响株高生长。ZmTE1不仅从转录水平上调控细胞伸长和细胞分裂,也可能在蛋白水平影响细胞伸长、细胞分裂以及分生组织的形成。酵母双杂交、BiFC和CoIP试验都表明ZmTE1可以与ZmWEE1和ZmPP2Ac-2互作,并且ZmTE1与ZmWEE1的互作发生在细胞核内,而与ZmPP2Ac-2的互作发生在细胞核与细胞质内。ZmTE1作为一种RNA结合蛋白,与它的同源基因Mei2一样具有核质穿梭的能力,并且可能具有结合RNA的能力,因此ZmTE1可能结合细胞伸长和细胞分裂相关的mRNA。ZmWEE1作为一种激酶磷酸化ZmTE1后可能将其束缚在细胞核内,因此抑制了 ZmTE1结合的mRNA的表达,从而抑制细胞伸长和细胞分裂。相反地,ZmPP2Ac-2磷酸酶能去磷酸化ZmTE1,使其在细胞核与细胞质之间正常穿梭,ZmTE1结合的mRNA得以在细胞质中正常翻译,从而促进了细胞伸长和细胞分裂相关基因的表达。总之,ZmTE1作为玉米株高的调节因子,主要在节间分生组织的形成与维持以及细胞伸长、细胞分裂过程中起作用。ZmWEE1激酶和ZmPP2Ac-2磷酸酶可能通过维持ZmTE1的磷酸化水平和胞内定位调控细胞分裂和细胞伸长进而保证植株正常的生长发育。但是与ZmTE1结合的具体的RNA以及ZmWEE1和ZmPP2Ac-2对ZmTE1的精细调控机制尚不清楚,有待于我们进一步的探究。