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蛋白酶抑制子（proteinase inhibitors,PIs）广泛存在于动植物及微生物中。半胱氨酸蛋白酶抑制子（Cystatin,CYS）主要参与植物种子的萌发、植物生长发育、细胞程序化死亡以及植物对生物、非生物胁迫的应答。马铃薯（Solanum tuberosum L.）CYS是存在于其块茎和植株中的小分子量可溶性蛋白,目前它的研究多集中于对马铃薯胁迫的响应和调控方面。实验室前期通过RNA-Seq分析发现,CYS可能参与调控鲜切马铃薯的酶促褐变,但尚未得到转基因功能验证;CYS在大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）中表达能够提高菌的抗盐能力。本实验利用超表达CYS基因StCYS1的二倍体马铃薯“MDS”,验证其抑制褐变和抗盐的效果,并探究其抑制块茎褐变和提高植株耐盐性的机理。研究还以四倍体马铃薯“Desiree”为材料,应用CRISPR/Cas9技术成功构建了StCYS1的基因编辑载体,拟通过获得马铃薯StCYS1突变体植株,探究是否具有增强褐变的表征,旨在为后续进一步研究奠定基础。主要研究结果如下:（1）超表达StCYS1对二倍体马铃薯块茎酶促褐变的影响。超表达StCYS1的三个株系OE1、OE2和OE3马铃薯块茎浆液在室温0、1、2、3 h的褐变程度显著低于野生型WT。分别测定了野生型及超表达各株系多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性,2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻（2,2’-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid）,ABTS）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）自由基清除能力、铁还原能力（ferric reducing ability of plasma,FRAP）,总游离氨基酸和16种单一游离氨基酸的含量,结果表明超表达StCYS1显著提高了PPO活性,说明PPO活性不是超表达株系褐变减轻的主要原因;超表达StCYS1显著提高了马铃薯的总抗氧化能力;超表达StCYS1显著降低了总游离氨基酸的含量,降低了马铃薯块茎褐变主要底物酪氨酸的含量。结果表明超表达StCYS1可能通过提高马铃薯抗氧化能力和减少总游离氨基酸含量和酪氨酸含量来减轻褐变。（2）超表达StCYS1对二倍体马铃薯植株耐盐性的影响。生长50 d的WT和超表达株系盆栽苗,在1%的NaCl连续处理7 d条件下,WT株系从第5 d起叶片出现发黄失水萎蔫,OE1-3株系仍能维持较好的生长状态。0、3、5、7 d叶绿素SPAD值和第7d叶绿素含量的测定结果表明,OE1-3株系叶绿素降解显著低于野生型;植株叶片H2O2、丙二醛（malondialdehyde,MDA）、相对电导率及脯氨酸含量的测定结果表明,OE1-3株系H2O2和MDA积累显著低于野生型,相对电导率显著低于野生型,而脯氨酸积累则显著高于野生型。结果表明超表达StCYS1主要是通过减缓叶绿素分解,维持较高的叶绿素水平,提高植株抗氧化胁迫和渗透胁迫的能力来提高植株抗盐性。（3）利用CRISPR/Cas9技术构建了StCYS1的单靶点基因编辑载体,通过农杆菌转化法侵染马铃薯叶片和茎段,获得了3株第1代杂合突变阳性植株,突变类型均为两个等位基因的单碱基缺失（靶序列第14位碱基C）和单碱基替换（靶序列第13位碱基由C突变为T）,未发现纯合突变体,说明所用CRISPR系统适用于马铃薯基因的编辑,能够导致马铃薯基因组的缺失突变。对3株阳性株的StCYS1基因表达量进行检测发现,StCYS1表达量未受到显著影响,3株阳性株的块茎褐变与WT无显著性差异。结果表明StCYS1中两个等位基因的单碱基缺失和单碱基替换所产生的杂合突变未对马铃薯切片褐变产生显著性影响。