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大麦（Hordeum vulgare L.,2n=2x=14）是世界上仅次于玉米、水稻和小麦的第四大谷类作物,是麦族研究的模式植物。ACC1基因编码的乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase,ACCase）是植物叶绿体中催化脂肪酸从头合成过程第一步的关键酶。以ACCase为靶位点开发的除草剂已广泛应用于消除阔叶作物中的禾本科杂草。在前人的研究中,小麦ACC1基因中羧基转移酶结构域的一个氨基酸突变（A1992V）能产生对ACCase抑制剂类（Group 1）除草剂的抗性。本研究中,我们利用CRISPR/Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins9）基因编辑技术对大麦ACC1基因进行编辑,以期获得抗ACCase抑制剂类除草剂的大麦,并为利用CRISPR/Cas9开展大麦基因组编辑奠定基础和提供实验指导。本课题的主要研究结果如下:1.根据小麦ACC1基因序列（AF029895）,获得并向Genebank提交大麦‘Tamalpais’ACC1基因的DNA序列（MK481069）,cDNA序列（MK481066）和大麦‘Morex’ACC1基因cDNA序列（MK481065）。对禾草类不同物种的ACC1基因进行基因注释及结构分析,归纳总结了禾草类植株抗除草剂的突变位点。2.根据大麦ACC1（HvACC1）基因序列,在乙酰辅酶A羧化酶的羧基转移酶结构域处选择了四个靶位点（T1-T4）,构建了三个CRISPR/Cas9基因编辑载体（V1-V3）。其中V1和V2载体各包含一个靶位点,V3载体包含两个靶位点。3.本研究构建了三个Donor载体（D1-D3）以实现基因替换。其中D1为73 bp的单链DNA,可以通过同源重组途径实现断裂DNA的修复;D2为双链环形质粒,其中包含465 bp HvACC1基因的同源序列,可通过同源重组途径进行DNA修复;D3为双链环形质粒,其中包含702 bp HvACC1基因的同源序列,同源序列的两端含有T3和T4的靶点序列,可通过非同源末端连接途径进行DNA修复。4.利用基因枪轰击法对三个CRISPR/Cas9基因编辑载体和三个Donor载体分别进行大麦共转化,转化大麦幼胚2,300个,获得再生植株90棵。经过潮霉素基因筛选,确定阳性转基因植株84棵,其中独立的转基因事件20个,转基因效率为0.87%。5.利用TILLING技术对转基因植株进行检测,V3+D3载体的转化事件中,8棵植株发生了基因编辑,基因编辑效率为25%。测序结果表明,7棵植株在T3靶位点处发生3-bp的删除,导致第1878号异亮氨酸缺失（ACC1:p.Ile1878del）;1棵植株在T4靶位点处发生26-bp的删除,导致ACC1蛋白在C端缺失213个氨基酸（ACC1:p.Ser2099Lys2311del）。这8棵植株均未检测到基因替换,转化V1和V2载体的转基因植株并未检测到基因编辑的发生。6.对Ile1878del突变体T1代大麦进行了分蘖和穗部性状的调查分析,结果表明突变并不影响大麦的有效分蘖数、平均分蘖高度、穗长及小穗数。同时对该突变体材料进行了除草剂抗性鉴定,发现该突变不改变大麦对APP类除草剂高效氟吡甲禾灵（haloxyfop）、烯草酮（clethodim）、精喹禾灵（quizalofop-P-ethyl）烯禾啶（sethoxydim）的抗性反应。