着丝粒是真核生物中特殊的染色体结构区域,能够组装动粒蛋白以确保染色体的正确运动和分离。着丝粒曾被认为是在细胞分裂过程中与遗传无关的结构。然而,近来研究表明着丝粒不仅参与植物染色体的配对、分离以及维持染色体结构的稳定,同时在植物着丝粒区域存在具有转录活性的基因。而二穗短柄草Bd21作为禾本科单子叶模式植物,其基因组测序工作已经完成,组织培养及遗传转化工作的研究也较为成熟。因此本课题选取Bd21为研究材料,在本实验室建立并优化Bd21的遗传转化体系,并对植物着丝粒区域基因的功能进行研究。结合ChIP-Seq数据和RNA-Seq数据,应用生物信息分析获得具有转录活性的Bd21着丝粒单拷贝基因,根据CDS序列设计合理的靶序列并构建CRISPR-Cas9载体。通过Bd21成熟种子构建并优化其遗传转化体系,结合CRISPR-Cas9技术对Bd21着丝粒区域具有转录活性的基因进行编辑。本课题的主要研究结果如下:（1）以Bd21种子为外植体,对比不同激素、种子处理方式对Bd21愈伤组织的诱导及再生的影响。结果表明2,4-D结合剪切处理的Bd21种子诱导愈伤组织效果最佳。FPX对于愈伤组织的再生效果优于KT。光合自养生根的成活率与生根组培苗的成活率在不分伯仲的同时缩短了组培周期。（2）在农杆菌介导的Bd21的遗传转化体系优化过程中,通过设置菌液浓度、侵染时间、共培培养基pH值、集菌处理以及愈伤组织周龄等梯度对比试验探究遗传转化最优条件。结果表明:用OD₆₀₀为0.6的农杆菌、侵染6¹0周的愈伤组织15 min、在含有AS且pH为5.8的共培培养基上培养2 d的侵染效率最高达94.5%。阳性苗的转化效率为52.6%。（3）通过剪切种子、GA3和ABA激素以及用贮存时间不同的种子诱导Bd21愈伤组织,其出愈时间表明Bd21具有生理后熟特性。Bd21种子完成生理后熟所需的贮存时间与小麦种子所需的时间相近,实验结果进一步验证了Bd21与小麦在生物进化分枝上具有较近的亲缘关系。（4）结合ChIP-Seq数据和RNA-Seq数据分析筛选出具有转录活性的着丝粒基因,并通过应用qRT-PCR技术对所选基因进行试验验证。结果表明着丝粒区域与常染色质一样,确实存在具有转录活性的基因,并且在不同组织结构特异性表达。（5）本课题共获得70株抗性筛选转化苗,其中1株Bd6g06147;8株Bd2g29350;35株Bd1g40980;7株Bd1g41115。19株pCambia1391转化苗。