蛋氨酸是畜禽类玉米-豆粕型日粮的第一限制性氨基酸，氨基酸不平衡会导致机体蛋白质合成受到抑制从而影响肉和奶的品质。为解析玉米籽粒蛋氨酸积累的调控机制，本研究利用同源克隆方法获得了影响蛋氨酸含量的候选基因ZmTS1(Threonine synthase1)，通过玉米突变体材料验证ZmTS1基因功能，发现与野生型相比，Zmts1突变体籽粒中蛋氨酸含量提高了60%,SDS-PAGE凝胶电泳结果表明Zmts1突变体成熟籽粒中富含蛋氨酸残基的10 kDa δ醇溶蛋白较野生型有了显著提高，验证了该基因可显著提高玉米籽粒中蛋氨酸含量。生物学信息分析结果表明，该蛋白含有一个苏氨酸合酶结构域，属于亲水性蛋白。通过转录组分析挖掘与蛋氨酸代谢相关的差异表达基因，共筛选到1144个差异表达基因，其中571个基因表达上调，573个基因表达下调。GO和KEGG富集通路分析表明，差异表达基因主要参与氨基酸的生物合成和代谢途径。利用qRT-PCR进一步验证了7个可能参与蛋氨酸代谢途径的关键候选基因，RNA-Seq与qRT-PCR的表达模式一致，表明7个基因能间接调控蛋氨酸代谢途径。本研究为高蛋氨酸玉米育种提供了新的种质资源，也为玉米蛋氨酸调控机制提供一定的理论依据。