木栓质是由甘油、脂肪族、酚类化合物等组成的植物次生代谢产物,广泛存在于植物根部,也出现在表皮和周皮等部位,与地上部分存在的角质共同构成了植物为适应复杂环境变化而形成的疏水性屏障。木栓质与植物的多种抗性相关,对木栓质的研究有助于阐释植物抗性机理和提升植物抗性,然而目前相关的研究多集中于拟南芥中,其他物种中的报道较少。前期研究表明:二穗短柄草Bd FAR4基因在酵母及番茄中被证实参与木栓质初级脂肪醇的合成,但该基因详细的功能研究仍有待揭示。二穗短柄草是麦类作物重要的模式植物,对Bd FAR4的研究可为麦类作物的相关研究提供参考。本文在前人研究的基础上对Bd FAR4的功能展开了进一步研究分析。我们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和过量表达技术结合二穗短柄草的遗传转化对Bd FAR4进行了功能验证;对Bd FAR4蛋白进行原核表达;通过亚细胞定位技术在拟南芥原生质体和烟草表皮细胞中确定了Bd FAR4蛋白的定位信息;对二穗短柄草进行了多种非生物胁迫处理,探究了Bd FAR4在各胁迫条件下的表达变化。本文的主要结论如下:1.CRISPR/Cas9系统成功编辑了二穗短柄草Bd21植株的Bd FAR4基因序列,产生了多种突变类型,突变形式包括单碱基的插入、缺失、替换和大片段缺失,造成突变的位置均涉及靶点序列且集中在PAM序列上游的3～5 bp处。2.二穗短柄草根部木栓质成分以脂肪酸、初级脂肪醇、ω-羟基酸和α,ω-二羧酸为主,CRISPR/Cas9突变系和Bd FAR4基因过量表达系与野生型在各类成分的含量上并没有显著差异。CRISPR/Cas9突变系中C20和C22初级脂肪醇含量较野生型显著降低,其中C20初级脂肪醇含量下降幅度最大,而过量表达系中C20和C22初级脂肪醇的含量较野生型显著升高,表明Bd FAR4特异地参与二穗短柄草根部木栓质中C20和C22初级脂肪醇的合成。3.构建了完整的原核表达Bd FAR4蛋白,表达产物大小约为55 KDa,经拟南芥原生质体和烟草表皮细胞的亚细胞定位将Bd FAR4蛋白定位于细胞内质网中。4.二穗短柄草Bd FAR4基因表达具有组织特异性,该基因在叶片、节间、小穗、节、鞘和颖壳组织中表达量低,在根中高表达,其表达量随根部发育先增加后减少。5.干旱、PEG、低温、Na Cl、ABA和机械损伤处理均能诱导Bd FAR4上调表达。其中,Bd FAR4受机械损伤诱导上调幅度最大,受低温胁迫诱导上调幅度最小,对干旱胁迫的响应最快,对机械损伤的响应速度最慢。