腺苷酸核糖基化作用因子（ADP-ribosylation factor,Arf）属于小G蛋白超家族中的Arf亚族,普遍存在于真核生物中,在内质网与高尔基体间的小泡运输、维持高尔基体和内质网的结构以及溶酶体/液泡运输途径中起重要作用。Arf和其它小G蛋白相似,具有很弱的本底水解GTP的GTPase活性,经GTPase激活蛋白（GTPase-activating protein,GAP）的作用,可以高效地水解GTP到GDP,变成非活性形式。Arfs的GTPase激活蛋白（ADP-ribosylation factor GTPase-activating proteins,ArfGAPs）可促进Arfs的GTPase水解,将这些Arf由与GTP结合的活性形式转化成与GDP结合的非活性形式,在调节Arfs的活性及功能中起关键作用。本研究从实验室截形苜蓿响应低温的表达谱中筛选了两个ArfGAP基因,MtArfGAP1（Mt1g069000）和MtArfGAP2（Mt7g099830）,其编码蛋白分别由481和443个氨基酸组成,都含有一个保守的属于CX₂CX₁₆CX₂C类锌指结构域,即ArfGAP domain。MtArfGAP1和MtArfGAP2蛋白结构相似,同源性高达65%。与拟南芥中的15个ArfGAP类蛋白进行相似性比对发现MtArfGAP1和MtArfGAP2蛋白与AtAGD 6和AtAGD 7进化距离最近,属于Ⅱ类ArfGAP。将35S启动子驱动的MtArfGAP1-EGFP和MtArfGAP2-EGFP载体转化水稻原生质体,利用激光共聚焦观察发现MtArfGAP1和MtArfGAP2蛋白在细胞核中均有分布。构建P_{Mt ArfGAP1}::GUS和P_MtArfGAP2::GUS表达载体,利用农杆菌菌液侵染拟南芥,获得了P_MtArfGAP1::GUS的转基因拟南芥,但未筛选到P_MtArfGAP2::GUS的拟南芥。通过GUS（β-glucuronidase）组织表达检测发现MtArfGAP1主要在花和叶中表达。实时荧光定量PCR分析结果表明光照和低温对MtArfGAP1和MtArfGAP2表达都有影响,光照诱导MtArfGAP1和MtArfGAP2的表达,而低温则抑制两者的表达。分别构建MtArfGAP1和MtArf GAP2的过表达载体,并利用基因组编辑技术,在MtArfGAP1和MtArfGAP2的ORF 5’区和功能结构域各设计1个靶点,构建MtArfGAP1和MtArfGAP2的CRISPR/Cas9载体。将过表达载体及CRISPR/Cas9载体分别转化截型苜蓿,获得了相应的过表达及基因敲除的截形苜蓿。利用PCR检测鉴定得到过表达MtArfGAP1的转基因截形苜蓿9株,基因组编辑的转基因截形苜蓿8株;过表达MtArfGAP2的转基因截形苜蓿2株,基因组编辑的转基因截形苜蓿1株。通过在CRISPR/Cas9载体上同时设计MtArfGAP1和MtArfGAP2两个靶位点引物,构建MtArfGAP1和MtArfGAP2的双基因敲除载体并转化截形苜蓿,获得MtArfGAP1和MtArfGAP2双基因编辑截形苜蓿4株,更多的转基因植株处于生根阶段。这些结果为进一步研究MtArfGAP1和MtArfGAP2的功能奠定了基础。