外源和内源组蛋白基因HTA调控早熟禾亚科植物农杆菌遗传转化效率的研究

早熟禾亚科包含了如小麦、高羊茅等重要的麦类粮食作物和牧草资源，但大多数该亚科物种，特别是小麦的农杆菌转化一直是世界性难题。最近研究发现过量表达组蛋白AtHTA1基因能显著提高拟南芥和水稻的农杆菌转化效率。本申请拟从全基因组的角度对早熟禾模式植物二穗短柄草BdHTAs基因进行功能分析；同时创制外源AtHTA1和内源BdHTAs的二穗短柄草过量表达转基因植株，筛选各基因表达量不同的株系，比较外源和内源HTA对提高农杆菌转化效率的异同，分析外源和内源HTA1提高农杆菌转化效率的分子机理。最后将在二穗短柄草中能明显提高农杆菌转化效率的BdHTA1及AtHTA1导入小麦(陇春23)和高羊茅（Martin2）中，测试它们对农杆菌转化效率的影响。本研究将为建立早熟禾亚科植物稳定高效农杆菌转化技术体系、特别是提高小麦的转基因效率提供理论依据。

针对小麦基因转化困难、转化效率低下等问题，我们以早熟禾亚科模式植物二穗短柄草BdHTAs和拟南芥AtHTA1为研究对象，对BdHTAs的功能进行解析，重点分析比较不同的外源和内源HTA在二穗短柄草中对农杆菌转化促控机理的异同，并在高羊茅和小麦中加以验证。首次完成：.（1）从全基因组的角度对二穗短柄草BdHTAs基因进行分析、克隆和功能验证；.（2）揭示HTA基因家族各成员的亚细胞定位和组织分布模式；.（3）构建外源AtHTA1和内源BdHTAs的过表达载体,并获得二穗短柄草过表达转基因株系及HTA互补拟南芥rat5转基因株系；.（4）基因功能验证筛选出Bradi1g25390和Bradi1g25400为最有AtHTA1活性的成员；.（5）获取过量表达Bradi1g25390和Bradi1g25400和AtHTA1基因的小麦、高羊茅稳定表达胚性愈伤系；.（6）利用TALEN、CRISPR技术对Bradi1g25390和Bradi1g25400进行了基因定点敲除，获取基因敲除突变体；.（7）小麦高效农杆菌转化技术体系的初步建立；.（8）植物定向编辑技术的建立。.本研究探讨了利用HTA-1提高早熟禾亚科转基因效率的技术可行性，为突破农杆菌转化法在小麦转基因应用的瓶颈提供理论依据及建立相应的高效遗传转化技术体系，同时还建立了二穗短柄草基因定点突变技术体系。