玉米是全球第一大作物、我国第二大作物，而干旱是影响其产量的重要限制因素。山东大学生命科学院张举仁教授的课题组利用基因芯片技术研究了开花期玉米顶叶干旱胁迫下基因的表达。
开花期是玉米需水临界期，对干旱胁迫反应最敏感，此时逢干旱会使产量下降幅度最大。张教授的课题组以开花期玉米为材料，分别对其进行短期和长期的干旱胁迫，采用全基因组芯片研究了顶叶中基因的表达情况。
分析的结果表明，有197个基因在短期胁迫下差异表达（53％上调），而在长期胁迫下，则有1009个基因差异表达（32％上调）。分离得到的差异表达基因中约有一半的基因功能未知，其他基因按功能则可分为：代谢相关；细胞信号转导；转录相关；蛋白质合成；细胞防御；细胞运输；亚细胞定位等几大类。
分析实验表明，在短期胁迫下上调表达的基因中，约有1/3的已知功能基因属于信号转导功能的分类范畴，参与细胞内不同的信号转导途径，这表明信号转导相关基因在玉米对干旱的早期反应中起重要作用。而在长期干旱条件下，顶叶中大量的代谢相关基因差异表达。
研究人员指出，特别值得注意的是渗透因子代谢相关基因的表达变化：脯氨酸合成途径中的两个基因P5CS和P5CR表达上调而其降解途径的关键酶基因ProDH表达下调：海藻糖合成途径中的TPS和TPP表达下调而其降解途径的酶基因Trehalase表达上调。另外，棉子糖合成途径中的关键基因的表达也大都受诱导上调。
张教授课题组的这项研究分离得到众多开花期玉米干旱胁迫诱导差异表达的基因，为下一步鉴定其功能、明确其在植物抗旱方面的作用，和开展玉米抗旱基因工程研究提供依据。
