大麦是耐盐性较强的禾谷类作物，现已成为作物耐盐生理机理研究的模式植物，但当前基于分子水平的耐盐机制解析和离子转运研究较少，其中，缺乏稳定、高效的遗传转化技术一直是大麦功能基因分析和分子育种的瓶颈。大麦成熟胚取材不受生长季节限制，整齐度高，离体胚分离操作简单，是组织培养的理想外植体。现有的成熟胚培养体系，其外植体分离及培养方式复杂、繁琐，尚未得到广泛应用。本研究构建了大麦成熟胚高频愈伤组织诱导和植株再生体系，初步建立了农杆菌介导的遗传转化平台，并克隆与分析了HvHKT1转运蛋白的功能，取得的主要研究结果如下:　　1.大麦成熟胚愈伤组织诱导及植株再生体系建立　　首先，本研究比较了四种成熟胚外植体分离和诱导方法，发现手剥去壳、去除胚乳后离体胚出愈率高、发芽势低、污染率小，适合初代愈伤组织诱导。其次，优化了愈伤组织诱导培养基，表明改良的MS培养基，附加60 g/L麦芽糖和6mg/L2，4-D，能显著促进愈伤组织形成;比较25个国内外大麦基因型的出愈能力发现，初代愈伤组织诱导存在显著的基因型差异，模式品种黄金希望以及栽培品种早熟3号出愈率最高，分别达74.3％和78.4％，而裸大麦出愈表现普遍较差。最后，成功诱导了东17、黄金希望、早熟3号的愈伤组织实现胚胎发生和植株再生，幼苗再生频率变动于9.7％至21.0％。　　2.农杆菌介导的大麦成熟胚愈伤组织遗传转化　　利用农杆菌LBA4404介导，在成熟胚胚性愈伤组织中瞬时表达EGFP报告基因，初步证明大麦成熟胚遗传转化切实可行。进而利用草甘膦抗性表达载体，建立了农杆菌介导的转基因体系，转化了大麦品种黄金希望和早熟3号，发现两个品种的愈伤组织增殖进程存在差异。PCR鉴定表明阳性苗率高达26.2％;Western免疫印迹验证了目的基因在转基因后代的稳定遗传和表达。　　3.HvHKT1盐胁迫响应、生物信息学分析及大麦遗传转化　　HvHKT1隶属HKT转运蛋白亚家族1，特异响应盐胁迫，150 mM NaCl处理下，在耐盐和盐敏感基因型的根、茎、叶中均上调表达，其中，盐处理2h后相对表达量在4个基因型根组织中平均上升8.7倍。植物HKT和真菌TRK家族的进化分析表明，HvHKT1与水稻OsHKT1;1和OsHKT5序列一致性最高，约60％，但三者的时空表达模式迥异。多序列比对结果显示，HvHKT1PA功能域离子选择性氨基酸为丝氨酸，可能为Na+转运体;且耐盐种质CM72、XZ16中氨基酸编码序列与Morex、Bowman、XZ169存在5个保守的等位氨基酸变异，HvHKT1两种亚型预测的蛋白结构差别较大。同时，将HvHKT1超表达载体成功地转入大麦。　　4.高亲和性钾转运蛋白HvHKT1的功能研究　　本研究从野生大麦耐盐种质XZ16中克隆HvHKT1全长编码序列后，进行功能验证和转运特性分析。HvHKT1与EGFP融合表达后，定位于拟南芥叶肉细胞质膜上。HvHKT1在酵母钾营养缺陷突变株中异源表达的试验结果，证明转运蛋白高亲和Na+，低亲和K+，负责Na+吸收。拟南芥hkt1和sos1突变体过表达HvHKT1后，盐胁迫下存活率、鲜重、干重、含水量显著上升，地上部、根部Na+浓度显著下降，渗透调节物脯氨酸和可溶性糖积累显著降低，膜脂过氧化得到缓解，最终植株表现为耐盐性增强。微电极离子流(MIFE)分析表明，HvHKT1过表达显著降低NaC1诱导的稳定态和瞬时K+、Ca2+离子外流、甘露醇渗透胁迫引起的K+外流和H+内流以及过氧化氢氧化胁迫引起的K+外流。不同Ca2+、K+和Na+浓度下拟南芥根长分析表明，低Ca2+(0.15 mM)/0 Na+条件下，各株系根长随K+浓度升高而增大，但在低钾条件下转基因系长于突变体亲本;低Ca2+/0 K+条件下，HvHKT1过表达提高盐胁迫下sos1-12突变体根长达61.8％;0.1 mM K+/20mMNa+胁迫下，Ca2+离子浓度提高至1.5 mM显著减轻拟南芥Na+毒害;低Ca2+和0 mM K+/Na+条件下，HvHKT1过表达株系平均根长比突变体和野生型高26.8％。本研究结果显示，HvHKT1是拟南芥响应盐、渗透和氧化胁迫过程中调控K+、H+和Ca2+离子平衡的关键调控因子，具有Na+强转运能力以及潜在的Ca2+、K+亲和性，超表达HvHKT1显著增强植株耐盐性。