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干旱、高盐和极端温度等非生物胁迫对陆地植物的生长和生产有不利影响。因此，为了生存、生长和繁殖，陆地植物进化出了复杂的系统来调节对于压力信号的适应。植物在应对逆境胁迫的过程中表现出许多方面的变化，包括生长发育、生理和生化响应等过程，均受到应激反应基因表达的调控。DNA甲基化在维持基因组稳定和基因表达调控中起着重要作用。DNA去甲基化酶(DNA-deMTase)在DNA甲基化调控过程中起着非常重要的作用。此外，转录因子也可以通过与靶基因启动子顺式作用元件的特异性结合，作为反式调控因子调节下游基因的表达，在基因表达调控中发挥核心作用。AP2/ERF转录因子组成了植物中最大的转录因子(TF)超家族之一，参与了各种生物学过程，包括植物生长发育过程和对各种胁迫的响应。目前，在玉米中对于DNA去甲基化酶家族和AP2/ERF超家族的研究尚比较少见。
本研究以最新测序的玉米B73全基因组数据库为基础，通过生物信息的方法分别对玉米DNA-deMTase家族基因和AP2/ERF超家族基因进行了全基因组鉴定和分析；利用qRT-PCR技术分别研究了玉米DNA-deMTase和AP2/ERF基因家族在非生物胁迫(高温、干旱和盐胁迫)下的表达情况；此外，克隆了玉米ZmROS1c和ZmDML3基因并对他们的序列进行了生物信息分析；最后，通过重亚硫酸盐测序(Bisufite sequence)技术，分析了玉米DNA-deMTase家族基因(ZmROS1c和ZmDML3)和AP2/ERF超家族基因(ZmERF91、ZmERF135和ZmERF138)的靶启动子区域，在高温(8h)和干旱(2h)处理前后的胞嘧啶甲基化水平变化情况，为研究玉米DNA-deMTase和AP2/ERF基因的功能，揭示其在玉米应激反应的表观遗传和分子调控机制中的作用奠定了重要的基础。本研究主要获得了以下结果：
1.从玉米B73基因组中首次鉴定出了6个玉米DNA-deMTase基因。通过对它们保守结构域、系统进化树、基因和蛋白质结构的分析，进一步将它们分为四个亚家族：ROS1(3)、DML3(1)、DML4(1)和DML5(1)。通过对于玉米DNA-deMTase家族基因的同源性分析(与水稻和高粱比较)，确定了DNA-deMTase基因的起源和进化关系。此外，通过高通量测序数据分析，研究了玉米6个DNA-deMTase基因在26个不同组织中的表达情况，发现它们在玉米中的表达量有明显差异，并且它们的表达具有组织特异性。本研究又进一步地通过qRT-PCR技术验证了玉米在三种不同的逆境胁迫条件(高温、干旱和盐)下的根、茎和叶片中DNA-deMTase基因的表达水平变化情况。结果表明，大部分基因在胁迫处理后表达下调，但也存在部分基因上调，表明这些DAN-deMTAse基因在玉米响应高温、干旱和盐胁迫中可能起重要作用。此外，通过对高温(8h)和干旱(2h)胁迫条件下ZmROS1c和ZmDML3基因的启动子区域DNA甲基化的变化情况的检测，结果表明高温和干旱胁迫可能影响这两个基因(ZmROS1c和ZmDML3)启动子区的胞嘧啶甲基化水平，从而调控这两个基因的表达。最后，根据转录组数据分析和qRT-PCR验证结果，筛选并克隆了ZmROS1c和ZmDML3的全长cDNA。序列分析表明它们与高粱具有较高的一致性并且具有DNA-deMTase家族基因的基本特征：hHh-GPD和RR_DME保守结构域。
2.从玉米B73基因组中共鉴定出了214个AP2/ERF基因，包括4个RAV家族成员，44个AP2家族成员和166个ERF家族成员。通过对它们保守结构域、系统进化、基因和蛋白质结构的分析，进一步地将ERF家族细分为12个亚族。此外，通过对于ZmAP2/ERF家族基因的基因重复和同源性分析(与水稻和高粱比较)，确定了AP2/ERF基因的起源和进化关系。进一步地通过高通量测序数据分析，研究了214个ZmAP2/ERF基因在26个不同组织中的表达情况，发现在这些玉米组织中，AP2/ERF基因的表达水平变化很大并且大部分基因的表达具有组织特异性。通过qRT-PCR技术进一步验证了在三种不同的逆境胁迫条件(高温、干旱和盐)下玉米根、茎和叶片中27个选定的ZmERF基因的表达水平变化情况。大部分的AP2/ERF基因在胁迫处理后表达发生显著变化并且在干旱和盐胁迫下大部分的基因是显著下调的。这些结果表明了这些ZmERF基因在玉米响应高温、干旱和盐胁迫中可能起重要作用。最后，通过对高温(8h)和干旱(2h)胁迫条件下ZmERF91，ZmERF135和ZmERF138基因启动子区域DNA甲基化变化的检测发现这些基因的启动子区甲基化水平都发生了不同程度的变化，表明表观遗传机制可能参与在玉米响应高温和干旱胁迫的过程中对这些基因的表达调控。
本研究以最新测序的玉米B73全基因组数据库为基础，通过生物信息的方法分别对玉米DNA-deMTase家族基因和AP2/ERF超家族基因进行了全基因组鉴定和分析；利用qRT-PCR技术分别研究了玉米DNA-deMTase和AP2/ERF基因家族在非生物胁迫(高温、干旱和盐胁迫)下的表达情况；此外，克隆了玉米ZmROS1c和ZmDML3基因并对他们的序列进行了生物信息分析；最后，通过重亚硫酸盐测序(Bisufite sequence)技术，分析了玉米DNA-deMTase家族基因(ZmROS1c和ZmDML3)和AP2/ERF超家族基因(ZmERF91、ZmERF135和ZmERF138)的靶启动子区域，在高温(8h)和干旱(2h)处理前后的胞嘧啶甲基化水平变化情况，为研究玉米DNA-deMTase和AP2/ERF基因的功能，揭示其在玉米应激反应的表观遗传和分子调控机制中的作用奠定了重要的基础。本研究主要获得了以下结果：
1.从玉米B73基因组中首次鉴定出了6个玉米DNA-deMTase基因。通过对它们保守结构域、系统进化树、基因和蛋白质结构的分析，进一步将它们分为四个亚家族：ROS1(3)、DML3(1)、DML4(1)和DML5(1)。通过对于玉米DNA-deMTase家族基因的同源性分析(与水稻和高粱比较)，确定了DNA-deMTase基因的起源和进化关系。此外，通过高通量测序数据分析，研究了玉米6个DNA-deMTase基因在26个不同组织中的表达情况，发现它们在玉米中的表达量有明显差异，并且它们的表达具有组织特异性。本研究又进一步地通过qRT-PCR技术验证了玉米在三种不同的逆境胁迫条件(高温、干旱和盐)下的根、茎和叶片中DNA-deMTase基因的表达水平变化情况。结果表明，大部分基因在胁迫处理后表达下调，但也存在部分基因上调，表明这些DAN-deMTAse基因在玉米响应高温、干旱和盐胁迫中可能起重要作用。此外，通过对高温(8h)和干旱(2h)胁迫条件下ZmROS1c和ZmDML3基因的启动子区域DNA甲基化的变化情况的检测，结果表明高温和干旱胁迫可能影响这两个基因(ZmROS1c和ZmDML3)启动子区的胞嘧啶甲基化水平，从而调控这两个基因的表达。最后，根据转录组数据分析和qRT-PCR验证结果，筛选并克隆了ZmROS1c和ZmDML3的全长cDNA。序列分析表明它们与高粱具有较高的一致性并且具有DNA-deMTase家族基因的基本特征：hHh-GPD和RR_DME保守结构域。
2.从玉米B73基因组中共鉴定出了214个AP2/ERF基因，包括4个RAV家族成员，44个AP2家族成员和166个ERF家族成员。通过对它们保守结构域、系统进化、基因和蛋白质结构的分析，进一步地将ERF家族细分为12个亚族。此外，通过对于ZmAP2/ERF家族基因的基因重复和同源性分析(与水稻和高粱比较)，确定了AP2/ERF基因的起源和进化关系。进一步地通过高通量测序数据分析，研究了214个ZmAP2/ERF基因在26个不同组织中的表达情况，发现在这些玉米组织中，AP2/ERF基因的表达水平变化很大并且大部分基因的表达具有组织特异性。通过qRT-PCR技术进一步验证了在三种不同的逆境胁迫条件(高温、干旱和盐)下玉米根、茎和叶片中27个选定的ZmERF基因的表达水平变化情况。大部分的AP2/ERF基因在胁迫处理后表达发生显著变化并且在干旱和盐胁迫下大部分的基因是显著下调的。这些结果表明了这些ZmERF基因在玉米响应高温、干旱和盐胁迫中可能起重要作用。最后，通过对高温(8h)和干旱(2h)胁迫条件下ZmERF91，ZmERF135和ZmERF138基因启动子区域DNA甲基化变化的检测发现这些基因的启动子区甲基化水平都发生了不同程度的变化，表明表观遗传机制可能参与在玉米响应高温和干旱胁迫的过程中对这些基因的表达调控。