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茎秆倒伏是小麦产量提高及品质改善的重要限制因子。木质素为小麦茎秆提供刚性抗折力,主要由紫丁香基木质素（S型）、愈创木基木质素（G型）以及对羟苯基木质素（H型）三种单体构成。木质素含量及单体构成显著影响小麦茎秆抗倒伏性。羟基肉桂酰辅酶A转移酶（HCT）在木质素苯丙烷合成途径中位于对香豆酰辅酶A合成S、G型木质素单体的关键位置,决定木质素单体的碳源流向,其基因表达量改变会影响木质素单体含量及比例。小麦HCT基因在茎秆木质素合成中的功能及其与茎秆抗折力形成的关系研究尚少。因此,本试验以CRISPR-Cas9介导的TaHCT基因敲除阳性株及野生型小麦为材料,野生型选用fielder（WT）,阳性株为fielder两种基因编辑材料,分别为敲除A、D两对染色体组上的基因编辑材料hct-AD及敲除A、B、D三对染色体组上的基因编辑材料hct-ABD。从表观结构、微观特征、转录水平及蛋白水平等方面,阐明小麦HCT基因下调影响茎秆木质素合成及抗折力形成的生理生化及分子机制,以期为培育抗倒稳产小麦品种及其栽培调控提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1.敲除TaHCT基因对小麦茎秆抗折力的影响敲除TaHCT基因降低了小麦茎秆抗折力,不同处理的抗折力表现为WT＞hct-ABD＞hct-AD,不同处理下各时期、各节间的抗折力呈相同的变化趋势。从拔节期开始后第35天到55天,茎秆抗折力先增加后降低,在第40天时达到最大值。以拔节期开始第40天为例,与WT相比,hct-ABD植株的茎秆抗折力分别减少了8.63%、26.11%、30.50%、9.27%,其中第三节间降低幅度最大。由此可知,敲除TaHCT基因降低了小麦茎秆抗折力。2.敲除TaHCT基因对小麦茎秆形态指标的影响敲除TaHCT基因对小麦株高、重心高度占比、茎粗、壁厚、茎秆充实度有一定的影响。与WT相比,敲除TaHCT后突变体株高降低,重心高度占株高百分比增加。不同处理的茎粗、茎秆充实度表现为WT＞hct-ABD＞hct-AD,不同处理的壁厚表现为hct-ABD＞WT＞hct-AD,但hct-ABD第一节间的壁厚小于WT的壁厚,各时期、各节间不同处理的壁厚、充实度呈相同的变化趋势。与WT相比,hct-AD和hct-ABD植株的穗粒数分别降低了30.49%、15.46%,千粒重分别降低了21.86%、20.65%;与hct-AD相比,hct-ABD的颖壳和穗柄重量增加,茎秆占比减少。表明敲除TaHCT基因降低了小麦株高、茎粗、茎秆充实度,增加重心高度占比,最终影响茎秆抗折力。3.敲除TaHCT基因对小麦茎秆解剖结构的影响WT的小麦茎秆结构较为致密,木质部等排列紧密,细胞壁较厚,hct-AD的小麦茎秆韧皮部、木质部等结构排列松散,细胞壁较薄,大维管束面积最小。hct-ABD的植株茎秆结构排列较为紧密,与WT植株相差较小,细胞壁厚度和大维管束面积各处理表现为WT＞hct-ABD＞hct-AD,但小维管束数目各处理的表现与之相反,为hct-AD＞hct-ABD＞WT。4.敲除TaHCT基因对木质素单体积累的影响木质素是小麦茎秆的重要组成部分,它由三种单体组成愈创木基木质素（G型）、紫丁香基木质素（S型）、对羟基苯基木质素（H型）。随着生育进程的发展,茎秆木质素的三种单体之和逐渐增加。通过对小麦茎秆木质素三种单体含量变化的分析,发现木质素三种单体在整个生长期内不断增加,且增加速率变快。突变体中S和G单体的增加幅度明显高于野生型,其增加幅度第五节间＞第四节间＞第三节间＞第二节间＞第一节间。敲除TaHCT基因降低了小麦茎秆木质素S、G单体以及三种单体之和。从拔节期开始第二节间木质素G单体和S+G单体的比例随生育进程呈增加趋势,各处理的比例表现为WT＞hct-AD＞hct-ABD,在第30天两种突变体类型的植株的G单体比例变化趋势一致,三个处理在第55天时各单体所占比例基本一致。通过对形态指标、木质素单体和茎秆抗折力的相关性分析,发现木质素H单体比例与抗折力呈极显著负相关（拔节期开始第35天为显著负相关）。壁厚、充实度、S单体、G单体、S+G单体比例与抗折力呈极显著正相关。5.敲除TaHCT基因对木质素合成相关基因和蛋白表达的影响敲除TaHCT基因后,TaHCT表达量降低,小麦木质素合成相关酶PAL、C4H、4CL相关基因表达量降低,CCR、CAD相关基因表达量上调,与拔节期相关酶蛋白表达规律一致,成熟期各种基因表达量在不同处理下的表达量差异减小。根据GSEA,在ats00940通路中,共有98个上调DEGs和49个下调DEGs。其中有21个上调DEGs和3个下调DEGs是三个对比组共有的,hct-ABDvs WT对比组独有的基因均为下调基因,hct-ADvs WT对比组与hct-ABDvs hct-AD对比组无共有基因。有3个重要通路是三个对比组在转录组和蛋白组共有的,包括苯丙烷生物合成通路（map00940）。转录组中,黄酮类生物合成（ats00941）在三个对比组均被富集。本试验表明,敲除TaHCT改变了小麦茎秆木质素合成过程的相关酶和基因的表达,降低了S、G单体的含量,造成茎秆木质素含量减少。