全雌系在黄瓜育种中应用,不仅可以增产,还可以免去杂交制种过程中对亲本去雄的步骤,省时省力。目前主要通过杂交的方式导入全雌基因,不仅育种周期长,费时费力,而且还容易产生连锁累赘引入不良基因,增加育种风险。利用CRISPR/Cas9定点基因编辑技术创制全雌系可以避免上述缺点。然而葫芦科转基因一直是世界范围内的研究难题,遗传转化体系地缺乏极大地滞后了CRISPR/Cas9基因编辑技术在葫芦科植物中的应用。本研究利用原位杂交检测了黄瓜子叶多芽发生再生体系中再生基因CsSTM的表达,结合切片分析我们发现再生芽起源于子叶U 口附近的上表皮细胞,并且再生位点在U 口的深处。利用35S:GFP作为报告基因监测侵染过程,我们发现在侵染时施加真空负压可以加强农杆菌的侵染使之达到U 口深处,而采用普通浸泡的方法则只能侵染U 口的表层细胞。我们于是通过真空负压法加强侵染并最终成功获得了再生荧光芽。另外,在培养基中添加CO的供体Hemin,可以促进生根并降低转基因苗的死亡率。通过同样的策略,我们也成功获得了甜瓜转基因植株。进一步通过选用黄瓜内源的CsU6启动子和插入GFP独立表达框,我们也对CRISPR/Cas9载体系统进行了优化。我们针对黄瓜三个基因的CsVFFB1,CsMLO8和CsGAD1进行基因编辑,数据统计表明遗传转化的效率接近1 ‰;TO植株基因编辑效率为100%,远远高于之前报道的20%。甜瓜中的控制全雌基因性状的基因为CmWIP1,其编码一个控制性别发育的转录因子。黄瓜中其同源基因CsWIP1功能未见报道。我们通过基因编辑敲除CsWIP1,并利用荧光辅助筛选在转基因后代中获得了 transgene-free的纯合突变体Cswip1。Cswip1突变导致雌雄同株转变为全雌株,雌花率提高了 7倍。Cswip1雌花的果实与野生型并无明显差异,在黄瓜育种上有巨大的潜在应用价值。本研究建立了一套简单高效的黄瓜和甜瓜遗传转化体系。通过优化CRISPR/Cas9载体系统提高了黄瓜中基因编辑的效率,并最终通过基因编辑CsWIP1创制了黄瓜全雌系种质材料。