棉花是一种重要的经济作物,是我国及世界上重要的天然纤维和油料的来源。棉花产量及品质会受到各种非生物逆境的影响。目前,干旱、盐碱和低温等胁迫是限制棉花生长的主要非生物胁迫类型,且都会限制棉花水分的吸收及影响细胞中水分的分布,从而造成细胞的水分失衡,制约其生长发育,最终导致棉花等农作物严重减产。因此,研究棉花对非生物逆境胁迫的适应性以及培育抗逆棉花新品种,具有重要意义。大豆GmTIP2;3是一种典型的水通道蛋白（Aquaporins,AQPs）,属于古老的MIP家族,其是一类高效特异转运水分子的整合膜蛋白。前人研究表明,过量表达GmTIP2;3的转基因拟南芥和大豆都表现出明显的抗旱性。因此,在棉花中过量表达GmTIP2;3创制转基因棉花材料,有望提高棉花的抗旱性。CRISPR/Cas9系统是近几年来最新兴起的基因组编辑技术,其能实现定点突变和多位点突变,具有灵活性和高效性特点,可快速获得纯合突变体。目前棉花利用该技术开展基因功能研究主要用的遗传转化方式包括农杆菌介导的稳定转化,菌液注射子叶瞬时转化,而以胚性愈伤组织为受体,利用基因枪转化CRISPR/Cas9系统还未见报道。以优化基因转化方法和创制新材料为目的,本论文开展了两方面研究:1)运用农杆菌介导的下胚轴遗传转化法获得过量表达大豆GmTIP2;3的转基因棉花,创制抗逆新材料;2)基于基因枪介导,以胚性愈伤组织为受体,建立棉花基因编辑体系,获得不同基因型与表现型的低酚棉材料。主要研究结果如下:1.过量表达大豆GmTIP2;3的转基因棉花新材料创制。以大豆GmTIP2;3为探针,基于同源性搜索,获得与该基因同源性最高的陆地棉GhTIP2:1,其中GhTIP2;1-At与该基因氨基酸同源性84.27%,GhTIP2;1-Dt与该基因氨基酸同源性85.08%。干旱诱导转录组分析表明棉花GhTIP2;1的功能与抗旱关联较小。而前人研究表明,过量表达GmTIP2;3的转基因拟南芥和大豆都表现出明显的抗旱性,因此,我们将大豆GmTIP2;3构建过表达载体,利用农杆菌介导的棉花下胚轴遗传转化法进行转基因棉花再生植株创制,以创制抗旱性提高的棉花材料。针对获得的转基因T0代单株,利用启动子和目标基因去设计转基因专化引物,提取各单株叶片DNA并进行PCR鉴定,获得过量表达GmTIP2;3的转基因棉花T0代9个阳性克隆,进一步的纯系培育正在进行中。2.利用CRISPR/Cas9体系编辑棉花腺体形成基因GhGl2和GhGl3,获得不同基因编辑类型及低酚表型的新材料。利用已释放的基因组数据,对GhGl2和GhGl3的基因组序列进行分析,通过公共网站对编辑效率与脱靶效率评估,分别在目标基因CDS序列的120bp、575bp、345bp处选择了三个sgRNA打靶位点,构建编辑载体,分别命名为 pKSE401::sgRNA1、pKSE401::sgRNA2 和 pKSE401::sgRNA3。以棉花胚性愈伤为受体,通过基因枪转化法将上述载体分别转入棉花,获得转基因T0代植株。基于表型分析,首先对 pKSE401::sgRNA1、pKSE401::sgRNA2 和 pKSE401::sgRNA3转基因植株T0代叶片腺体分类,进一步测定GhGl2和GhGl3的表达量和棉酚含量,结果表明目的基因表达量、棉酚含量与叶片腺体表型一致。其中,pKSE401::sgRNA2的转基因T0代单株2-5表现为无腺体,经过检测发现,该植株中GhGl2和GhGl3都产生了两个碱基的缺失。利用高通量测序技术进一步检测了三个sgRNA潜在脱靶位点,未发现产生脱靶效应。对pKSE401::sgRNA1、pKSE401::sgRNA2和pKSE401::sgRNA3转基因棉花的At-U6启动子和Cas9进行检测,发现这三类基因编辑材料中都含有At-U6启动子,Cas9存在率100%。基于上述研究,以胚性愈伤组织为受体,利用基因枪转化CRISPR/Cas9系统可在棉花中实现基因编辑,快速获得低酚棉材料,加速棉花新材料创制。