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稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,供养了世界将近50%的人口。由子囊菌Magnaporthe oryzae (无性世代：Pyricularia oryzae)引起的稻瘟病,是水稻生产上最严重的病害之一,常常导致水稻产量严重损失。实践证明增强水稻的稻瘟病抗性是防治稻瘟病最经济、有效的途径。在常规的稻瘟病抗性育种中,需要通过不断杂交和回交才能将多个抗病基因聚合到一个水稻材料中,时间往往需要十年甚至更长。但是,高度变异的稻瘟病菌致病性经常导致抗性品种的抗性快速消失。通过RNAi (RNA interference)技术下调稻瘟病感病基因或感病相关转录因子基因的表达是提高水稻稻瘟病抗性的一种有效途径。但不同的RNAi转基因植株中表达量往往不一致,难以获得稳定的高表达转入株系；且因为转基因安全问题,RNAi转基因植株还面临严格的管理流程。然而,TALENs (Transcription activator-like effector nucleases, TALENs) 和 CRISPR/Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated 9)技术却没有RNAi的这些缺陷,其不仅能精确和高效地靶向敲除特定基因；且在获得基因得以修饰的突变体后,能通过自交或杂交剔除外源基因以消除转基因安全顾虑。水稻OsERF922基因编码一个AP2/ERF类转录因子,能受致病性和非致病性稻瘟病菌的强烈诱导。OsERF922蛋白定位在细胞核内,能特异地与GCC盒序列结合,起转录激活作用。OsERF922负调控水稻对稻瘟病菌的抗性。本研究分两部分内容,一部分研究基于AvrXa23 的 TALENs能否靶向修饰OsERF922基因；另一部分利用CRISPR/Cas9技术靶向修饰OsERF922基因以改良水稻的稻瘟病抗性,同时对CRISPR/Cas9的打靶特征进行了较详细的分析。主要结果如下：1、针对OsERF922设计了3对基于AvrXa23 的 TALENs (T-KJ5/KJ6、T-KJ7/KJ8和T-KJ9/KJ10)。其中,T-KJ5/KJ6 和 T-KJ7/KJ8在水稻原生质体瞬时试验中未检测到切割活性；T-KJ9/KJ10在水稻原生质体瞬时试验、愈伤组织和T0植株中都检测到切割活性,且在愈伤组织和T0植株中靶向诱导OsERF922突变的频率分别为15.0%和2.73%,说明基于AvrXa23的TALENs系统能用于水稻基因组定点编辑。此外,在用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)检测含靶点的PCR片段时,除了单碱基替换的突变类型外,其它所有突变类型的PCR片段与野生型片段相比都能显示出大小差异；说明PCR／PAGE法也可以用于靶点突变检测,尤其是靶点切割区无限制性核酸内切酶识别位点时。2、在单靶标、双靶标和三靶标Cas9/sgRNA载体pC-ERF922S2、pC-ERF922S1S2和pC-ERF922S1S2S3转化空育131的T0植株中,C-ERF922S2、C-ERF922S1S2 和 C-ERF922S1S2S3诱导OsERF922突变的频率分别为42.0%、70.0%和90.0%,诱导产生纯合突变子的频率分别为14.3%、47.6%和40.7%,说明诱导的突变频率随着Cas9/sgRNA靶标数的增加而增大,且双靶标Cas9/sgRNA诱导产生纯合突变子的频率最高。此外,在pC-ERF922S1S2S3转化空育131和吉粳88的To植株中,C-ERF922S1S2S3诱导OsERF922突变的频率分别为90.0%和92.5%,说明在不同水稻材料中相同Cas9/sgRNA靶向诱导的突变频率基本一致,无显著差异。3、在统计的325次Cas9/sgRNA诱导的突变事件中(不包括任意两个靶点之间有整段缺失或同时有整段缺失和插入的突变事件),大部分突变类型为碱基缺失(55.1%,179／325),其次为碱基插入(39.4%,128／325),再次为同时有碱基插入和缺失(4.3%,14／325),最少的为单碱基替换(1.2%,4／325)。此外,突变所涉及的碱基数从lbp到200bp不等,且大部分突变只涉及到单个碱基(52.3%,170／325)。在碱基缺失的突变中,大部分(69.8%,125／179)为少数几个碱基的缺失(<10 bp),其它30.2%(54／325)为多数碱基的缺失(10-152 bp)；在碱基插入的突变中,几乎都为单碱基插入(96.1%,123／128),且插入A(42.2%,54／128)或T(46.1%,59／128)的频率远高于插入G(1.5%,2／128)或C(6.2%,8／128)的频率。4、在分析Cas9/sgRNA诱导的突变向从To向T1和T2代的遗传中,12个To植株和5个T1植株中的突变都能稳定地遗传给下一代,且在向下一代的遗传过程中符合孟德尔遗传定律。此外,在PCR检测T-DNA-free植株时,230个T1植株(12个T0植株的后代)中有18株未扩增出目的条带,147个T2植株(5个T1植株的后代)中有46株未扩增出目的条带,说明突变材料中的外源T-DNA片段能在遗传分离的过程中被剔除。5、在水稻苗期和分蘖期稻瘟病抗性鉴定中,6个纯合突变材料(T2)的稻瘟病抗性相比野生型对照材料都显著提高：此外,其主要农艺性状如株高、剑叶长、剑叶宽、有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率和千粒重与野生型对照材料无显著差异；说明OsERF922基因被突变后,水稻稻瘟病抗性得以明显提高且主要农艺性状无显著变化。