植物G蛋白由三个亚基组成:Gα、Gβ和Gγ,它们通过与下游效应蛋白的相互作用来调节多个生物学过程。玉米含有1个典型Gα蛋白、3个非典型超大Gα(extra-large Gα,XLG)蛋白,1个Gβ蛋白,6个Gγ蛋白。本实验对玉米G蛋白β亚基MGB1功能和调控模式进行了研究。主要结果如下:1.玉米G蛋白β亚基MGB1的序列特征及功能分析:玉米Gβ蛋白MGB1含有7个trypto-phan天冬氨酸40(WD40)重复结构域。MGB1的N端具有coiled-coil helices结构域,这是与Gγ亚基形成Gβγ二聚体所必需的。MGB1蛋白三级结构预测表明,WD40重复基序形成了一个β螺旋桨结构。酵母双杂结果表明MGB1与Gγ蛋白MGG4互作。MGB1在检测的玉米根、叶片、籽粒中组成型表达。采用CRISPR/Ca s9技术,获得玉米Gβ基因MGB1的编辑材料KO1和KO2。野生型植株WT、KO1和KO2可以正常萌发,其中KO1和KO2苗期致死,表明G蛋白β亚基MGB1是玉米立苗所必需。2.玉米G蛋白β亚基MGB1的转录调控研究:选取野生型植株WT、MGB1编辑材料KO1进行转录组测序,分析了玉米Gβ蛋白MGB1的medicinal cannabis转录调控网络。结果表明,与WT相比,转基因材料KO1中共发掘到5192个差异表达基因,其中表达上调基因2957个,表达下调基因2235个。差异表达基因GO分析、KEGG分析,结果表明差异表达的基因在防御反应途径中显著富集。qRT-PCR进一步分析9个编码病程相关蛋白(pathogenesis-related protein,PR)和 3 个植物免疫受体蛋白(planAlisertib IC50t immune receptor,RPM)的差异表达基因。RNA-seq和qRT-PCR结果均表明:与WT相比,9个PR基因与3个RPM基因在KO1中表达量都上升。3.玉米G蛋白β亚基MGB1的互作模式分析:蛋白互作网络分析表明,玉米G蛋白β亚基MGB1可能与MAPK通路元件MAPK1、MAPK3、MAPKK2互作。酵母双杂实验和萤火素酶互补实验结果表明:MGB1与RACK1互作;RACK1Naporafenib浓度与MAPK元件MAPK1、MAPK3 互作,与 MAPKK2 不互作。本研究在转录组层面揭示玉米G蛋白β亚基MGB1与植物防御反应有关,MGB1转录调控网络的构建为进一步深入理解玉米G蛋白调控机制打下基础,也为G蛋白-MAPK通路的互作解析提供了新的研究视角。