1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
在干旱、高温、低温或高盐等这些逆境非生物胁迫条件下，植物中很多胁迫响应基因的转录水平发生了改变。一些转录因子在非生物胁迫响应过程中起重要作用，是称之为调节子的转录调控网络的主要组分，调控植物下游靶标基因的表达［1－2］。这些转录因子是对植物品种性状进行改良，提高其逆境胁迫下抗性的潜在工具［3－4］。然而，目前大部分转录因子参与非生物胁迫的功能研究仍然缺乏。
i类同源异型－亮氨酸拉链蛋白(class i homeodomain-leucine zipper，hd-zip i)属于高等植物所特有的 hd-zip家族的一个亚类，其序列包括一个高度保守的同源异型结构域(homeodomian，hd)及一个位于hd下游的亮氨酸拉链(leucine zipper，lz)结构域［5］。在模式植物拟南芥(arabidopsis thaliana)和水稻(oryza sativa)中分别有17和14个成员［5－8］。根据系统进化树，可划分为8个进化分枝［9－10］。hd-zip i主要参与植物对生物和非生物等逆境胁迫因子的应答反应、激素和光信号应答以及器官发育调控等过程［11］。例如，拟南芥hd-zip i因子hb6为蛋白磷酸酶aba-insensitive(abi)的靶标，调控脱落酸(aba)信号响应［12］，而hb7和hb12响应脱落酸信号，调控水分缺失条件下的植物生长［13］。月季(rosa chinensis)rhhb1参与aba和乙烯对赤霉素氧化酶基因(rhga20ox1)的抑制［14］。水稻中，hd-zip i因子oshox12抑制赤霉素合成，调控水稻节间的伸长［15］;oshox4则通过影响赤霉素的信号转导途径来调控植株高矮及分蘖数［16－17］，而oshox22和oshox24调控水稻的耐旱性及耐盐性［18－19］。玉米(zea mays)中hd-zip i基因家族的成员grassy tillers 1(gt1)抑制分蘖芽的伸长［20］。大麦(hordeum vulgare)中six-rowed spike 1(vrs1)则调控花序的分枝发育［21］。拟南芥中3个gt1同源基因(hb21，hb40及hb53)促进脱落酸的合成，从而抑制遮阴条件下腋芽的伸长［22］。然而，即使在模式植物水稻、拟南芥中，目前对于hd-zip i的功能研究主要集中在δ和γ进化枝，其他分枝的较少涉及，而对于非模式植物中hd-zip i的功能，研究更少。 高羊茅(festuca arundinacea)为禾本科羊茅属多年生草本植物，是优良的冷季型草种，具有生长迅速、再生性强、耐湿耐热、耐瘠薄、抗病、适应性广等特点，在气候过渡地带城市绿化及人工草地建植中广泛应用［23－26］。然而，在高羊茅的整个生命周期中，经常遭遇极端高温、寒冷、干旱等逆境胁迫，制约高羊茅的生长发育，造成绿地景观效果变差或草地生产力下降。因此，培育抗旱耐极端温度的品种，有助于提高高羊茅的抗逆能力。随着分子生物学的飞速发展，转基因育种因其准确、直接、高效的优势，将成为重要的生物育种手段［27－28］。优异的基因资源则为转基因育种提供分子基础。然而长期以来，对于高羊茅等草类植物的研究多集中在种质资源收集及生理评价，对分子机理的研究比较缺乏。这主要是由于高羊茅缺乏全基因组参考序列导致的。高通量转录组测序技术的出现，为高羊茅等无参考序列物种的分子生物学研究提供了丰富的转录组数据库［29－31］。在高羊茅转录组数据库的基础上，分析和鉴定高羊茅hd-zip i转录因子家族，并对其结构特征及干旱胁迫下的表达模式进行分析，表达模式显示fahox24受到干旱胁迫后显著上调表达，说明fahox24可能参与植物干旱胁迫应答机制，因此，本研究以fahox24为目的基因，利用模式植物拟南芥，通过对转基因拟南芥正常情况下和逆境胁迫下的表型分析，来初步解析hd-zipⅠ家族成员fahox24功能，为后续选择靶标基因转化高羊茅提供参考，可望为培育高密度、高质量、抗性优良的草坪草新品种提供优异的基因资源及理论基础。
参考文献:
［1］todaka d，shinozaki k，yamaguchi-shinozaki k．recent advances in the dissection of drought-stress regulatory networks and strategies for development of drought-tolerant transgenic rice plants．frontiers in plant science，2015，6: 84．
2. 研究的基本内容和问题
项目研究的目标
以拟南芥为材料，利用农杆菌介导的方法转化fahox24，从获得的转基因株系来初步解析该成员功能，为后续转化高羊茅提供备选基因资源。
项目内容
3. 研究的方法与方案
1、利用生物信息学分析黑麦草hd-zipi家族基因
方法：利用bioedit软件本地搜索blast本地黑麦草转录组数据库，找到hd-zipⅠ家族基因13个，利用ncbi（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/blast.cgi）在线blast确定基因正确性。
2、克隆家族基因，构建植物表达质粒
4. 研究创新点
虽然HD-ZIP家族已普遍认为与植物生长发育和胁迫有着密切关系，但是其家族众多成员中每个亚家族和其中的成员在植物发育和逆境胁迫中相互协同和调控下游基因的具体功还没有被系统化研究。本实验拟定以拟南芥为试材，获得FaHOX24的过表达转基因植株，通过分析转基因株系抗性及表型，初步解析FaHOX24的功能，确定转化高羊茅靶标基因，研究结果可望为培育高密度、高质量、抗性优良的高羊茅新品种提供优异的基因资源及理论基础。
5. 研究计划与进展
2018年3月-2018年8月 拟南芥的种植及转基因工作
2018年8月-2019年3月 收集转基因t3代种子
2019年3月-2019年5月 转基因株系抗性及表型形状分析撰写论文
