本发明公开了玉米OXS2基因家族、其编码蛋白及应用。玉米OXS2蛋白家族中的ZmOXS2b的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示,其编码基因如SEQ ID NO.1所示;ZmO2L1的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示,其编码基因如SEQ ID NO.3所示。本发明所克隆到的两个玉米OXS2基因都可以被重金属胁迫诱导。酵母抗性检测表明,这两个基因的异源表达可增强酵母抗氧化剂二酰胺的能力,ZmOXS2b的功能片段AT3也可以增强酵母抗二酰胺的能力。当它们在拟南芥中大量表达时,可以增强拟南芥抗镉(Cd)的能力。该家族的另外一个成员ZmOXS2a与其他两个成员高度同源,预测具有相同的功能。因此,这三个基因将具有极大的潜力应用于培育具有抗逆特性的转基因作物中,从而提高粮食作物的产量。