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小麦（Triticum aestivum L.）是我国主要的粮食作物之一,在国家粮食安全体系中具有举足轻重的地位。长期以来,由于小麦基因组复杂、缺乏高质量的参考基因组序列、遗传转化体系效率较低、株型较大不适宜大规模温室生长、生长周期较长等特点,限制了小麦功能基因学的发展。二穗短柄草（Brachypodium distachyon L.）属于早熟禾亚科植物,与大麦、燕麦、小麦等禾本科作物亲缘关系比较近,同时基于其具有一系列类似与双子叶模式植物拟南芥的优点（基因组小、生长周期短、生长条件简单、自花授粉等）使其成为了研究温带禾本科单子叶植物的模式植物。基因的发掘与功能注释离不开大量的突变材料。创制突变体材料的方法一般有自发突变、理化诱变、T-DNA插入诱变与转座子插入诱变等。这些方法各有优缺点:理化诱变虽然能在短时间内产生突变体材料,但是要找到引起表型的位点比较麻烦;T-DNA插入诱变可以利用已知的标签序列,比较容易的找到突变位点,但需要大量的组培工作来富集突变体材料;转座子插入诱变克服了以上方法的缺点,通过少量的起始单株,就可以在后代中获得大量的插入株系,并且可以根据已知序列标签快速的定位到插入位点,开展基因功能的分析工作。为更好的开展小麦功能基因组学研究,本研究主要开展以下两方面的研究工作:一方面构建模式植物二穗短柄草高效的Ac/Ds转座子系统,创制大量突变体材料,初步研究其基因功能及其作用机理,进而找到小麦的同源基因进行分析,加速小麦功能基因组学的研究进程;另一方面将构建的二穗短柄草高效Ac/Ds转座子系统转化小麦探究其工作效率,创制突变体材料,为寻找突变基因、开展基因功能与分子机理研究创造条件。二穗短柄草高效Ac/Ds转座系统构建与突变体库建立为更好的开展二穗短柄草功能基因组学研究,构建了高效二穗短柄草Ac/Ds转座系统,富集了一定规模的Ds插入系筛选到部分与农艺性状相关的突变体,主要结果如下:（1）二穗短柄草一元Ac/Ds转座载体（pYX1）构建与转化。本研究构建的一元Ac/Ds转座载体（pYX1）中,Ac元件中Ac转座酶基因是由花椰菜花叶病毒（Ca MV）的启动子35S启动的,NPTII基因作为该元件的筛选标记基因。Ds元件中,有一个由玉米泛素启动子（Ubi1）启动的绿色荧光蛋白基因（GFP）,该基因作为正向筛选标记用于筛选非连锁转座植株。当Ds元件发生转座后,花椰菜花叶病毒启动子（2×35S）就会启动β-葡糖醛酸糖苷酶基因（GUS）的表达,该基因作为检测体细胞转座的标记基因。通过根癌农杆菌法转化二穗短柄草幼胚,共获得477棵转基因株系。（2）对T0代组培苗进行GUS（glucuronidase）染色以及PCR扩增检测到早期的体细胞转座。通过半定量PCR证实Ac转座酶基因得到了表达。（3）在T1代群体中富集了一定规模的非连锁转座植株,筛选策略是首先对T1代群体进行G418抗生素处理,然后在荧光显微镜下进行绿色荧光观察,最后对筛选出来的候选植株进行多重PCR（multiplex-PCR）鉴定。实验表明:平均的筛选效率为70.4%,T1代非连锁转座频率在0.00%-12.50%之间。（4）到目前为止获得了600多个特异Ds插入位点。通过Tail-PCR获得了插入位点的边界序列,对测序结果进行同源比对,最终获得Ds插入位置的详细信息。通过分析定位结果,发现Ds偏向插入基因编码区,Ds在基因组上的分布如下:启动子（22.2%）,外显子（18.7%）,内含子（8.7%）,3′UTR（6.5%）,其他位置（43.9%）;Ds元件在二穗短柄草5条染色体上均有分布,但在着丝粒附近区域分布较少;Ds元件转座时间偏晚。通过对36个株系后代中的仅Ds植株（T1）的插入位置进行分析,发现:有32个（88.88%）株系的后代中存在两个或两个以上的插入位点;Ds偏向连锁转座。通过对18号、27号以及140号系的T1-T4代植株进行仅Ds植株的富集与定位,发现:Ds元件主要分布在与原始供体位点连锁的染色体上。（5）对二穗短柄草Ds插入群体进行地上部分表型筛选,获得了株高、叶色、种子大小、穗形、叶片宽度、萌发速率、开花时间、育性等性状相关的突变体（在文中仅列出了部分由于Ds插入造成的突变体）。针对两个叶片黄化的突变体（18-29-1-28、18-12-6-5-4）,通过Tail-PCR成功定位到Ds的插入位置,并进行了初步的基因功能分析。18-29-1-28突变体的定位结果显示,Ds插入一个被预测为TPR超家族成员基因中,该基因被命名为TPR like 1（Bd TPRL1）。定量结果显示,BdTPRL1基因在突变体中表达量显著下调。纯杂合分析表明突变表型受Bd TPRL1单基因控制,纯合突变体除叶片黄化外生长到二叶期还表现出致死的表型;另一个突变体为18-12-6-5-4,突变表型也是由于Ds插入造成的,突变基因被命名为leaf yellow 1（BdLY1）,该基因所编码的产物被预测为一种参与果胶合成的酶,该突变体的主要表型为叶片黄化,株高降低。Ac/Ds转座系统在小麦中应用为探究二穗短柄草高效Ac/Ds转座系统在小麦中应用效果,将pYX1载体转化到小麦品种CB037（Triticum aestivum L.）中。实验证实构建的Ac/Ds转座载体也能够在小麦中工作,同时在T1群体中筛选到了仅Ds植株,并成功定位到了Ds插入位点。结果如下:（1）通过农杆菌介导的遗传转化方法,共获得了3个转基因小麦株系,分别命名为A1、B1、C1。（2）在T0代,通过EDS-PCR（empty donor site）扩增,能够检测到目的条带,说明Ds元件发生了体细胞转座。对扩增条带进行测序,发现Ds跳走后会留下切除足迹,并且切除位点被修复后会造成部分碱基的插入、缺失或者替换。（3）在B1的T1代群体中通过绿色荧光观察以及PCR鉴定筛选到了非连锁的仅Ds植株。通过Tail-PCR定位,发现仅Ds植株中Ds元件均插入到小麦的4AL:32237位点。