藜麦（Chenopodium quinoa Willd.,Cq）是一种一年生的双子叶植物，具有极高的营养价值和较强的抗逆能力，因此越来越多的生物学家开始对其进行研究。2017年，藜麦高质量参考基因组公布，不仅掀起了一场藜麦研究的热潮，同时也推动了藜麦的育种和种植。但藜麦花期遭遇高温导致不育等农艺性症状的缺陷制约了藜麦的推广种植，因此探究藜麦花期高温不育的机理可以为藜麦的育种及推广种植提供指导。到目前为止，藜麦转化体系尚不成熟，仍未见CRISPR/Cas9基因编辑体系在藜麦上的应用，这对藜麦的基因功能研究造成了很大程度的限制。为此，本研究进行了三部分工作：首先，对高温胁迫后的藜麦花序进行了转录组测序，从转录水平探索藜麦响应高温的通路，结合表型和转录因子表达水平的变化探索藜麦花期高温不育的原因；其次，针对高温胁迫下出现藜麦花序开花数量减少，而植物MADS-box基因家族参与调控植物花器官发育和开花过程的功能特性，本研究利用生物信息学的方法对藜麦MADS-box基因家族成员进行了鉴定，并对其蛋白理化性质、系统发育关系、表达模式特别是高温胁迫下的表达特性进行了系统分析；最后，根据基因家族的分析结果和转录组的数据确定了候选靶标基因，构建了靶向MADS-box基因家族成员CqMADS33的基因编辑载体，并利用发根农杆菌在藜麦茎部注射，诱导产生转基因毛状根，以实现根部的转化。主要研究结果如下：
　　（1）藜麦花期高温胁迫转录组分析
　　以藜麦品种Dave为实验材料，待其生长到花期时进行高温处理1天、6天和11天，每种处理时间取3株花序混合样品进行转录组测序。转录组分析发现了大量的差异表达基因，藜麦响应高温胁迫可影响碳代谢、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷代谢等途径；同时在差异表达基因中注释到了46个转录因子家族，其中包括与花发育过程和开花过程相关的MADS-box基因家族，这与高温处理后藜麦花序的表型变化相符。
　　（2）藜麦MADS-box基因家族鉴定与分析
　　运用生物信息学的方法在藜麦中共鉴定到103个MADS-box基因，其中Ⅰ型MADS-box基因有39个，Ⅱ型MADS-box基因有64个。对103个基因的理化性质、染色体定位、系统发育、基因结构和蛋白motif、顺式作用元件、基因共线性关系和表达模式进行了分析发现，藜麦MADS-box基因家族的扩张可能以串联重复和片段重复为主要驱动力，同时对高温胁迫也存在响应。CqMADS33为AGL24的同源基因，可能同样具有调控植物开花的功能，因此研究目标放在了CqMADS33基因上。
　　（3）CqMADS33基因编辑载体的构建、DAP-seq及藜麦根转化的初步实验
　　选取CqMADS33为靶基因，以pK7WGF2::hCas9为背景载体，将AtU6启动子驱动的sgRNA表达框构建到载体上，命名为pK7WGF2::hCas9-CqMADS33，通过测序和瞬时表达验证了载体的可用性。使用Ar.A4发根农杆菌直接注射藜麦茎部诱导毛状根的产生，通过对毛状根的检测验证了转化事件的发生，这为发根农杆菌介导的藜麦转化和基因功能的验证提供了一条途径。通过DAP-seq分析对CqMADS33的靶基因进行了探索，同时靶位点中的扩张蛋白为进一步的实验探索提供了方向。