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突变体的获得在植物功能基因组研究、作物改良及育种等相关研究中起着重要的作用。与自然突变、物理化学诱变、T-DNA插入突变等相比,ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9系统等基因组靶向编辑技术在获得植物突变体过程中实现了定向筛选。其中,CRISPR/Cas9系统因具有成本较低、易于操作、多位点编辑、突变效率较高等优点,自报道以来在各个物种中都开展了广泛的应用和研究。水稻是世界三大粮食作物之一,也是研究禾谷类作物农艺性状演化和单子叶植物生长发育的模式植物,因此,水稻重要农艺性状基因的突变体筛选不仅在农业生产上具有增产价值,也为植物功能基因组研究提供重要的材料。本研究利用CRISPR/Cas9系统对水稻中的35个目标基因进行基因组编辑,共筛选到10个目标基因的突变植株,包括7个水稻穗型相关基因、1个植物激素油菜素内酯相关基因和2个具有农业生产价值的基因CSA和SD1。本研究通过对利用CRISPR/Cas9系统创造突变植株的表型观察及CRISPR/Cas9系统靶向编辑效率的分析,得出以下主要结论。1.利用CRISP/Cas9系统对光敏不育基因CSA和矮杆基因SD1进行定向编辑,结果显示:9522csa株系、JY5Bcsa株系表现出长光照条件下部分可育、短光照下不育的光敏育性转换特征,KY131csa株系的育性变化受光照和温度共同作用;NG9015sd1株系、JY5Bsd1株系、JD138sd1株系、C15sd1株系、9815Bsd1株系和P405sd1株系均则表现出植株矮化特征,证实CRISPR/Cas9系统可在水稻分子设计育种上应用。2.在CRISPR/Cas9系统创制的突变体中,OsMYC2基因突变植株出现矮化表型;LOCOs01g51260、LOCOs06g46560和LOCOs04g56150基因突变植株的每穗小穗数、二次枝梗数、穗长、结实率等穗型相关性状发生显著性变化。这些结果表明:OsMYC2基因可能控制水稻株高,而LOCOs01g51260、LOCOs06g46560和LOCOs04g56150基因可能参与调控水稻穗型形态建成。3.通过对23个目标基因靶序列及其在水稻基因组中旁邻序列GC含量的特征分析,我们发现靶序列的PAM序列或其旁邻序列GC含量含有以下规律时,突变产生概率可能会提高:1)靶序列的两端旁邻序列中均存在PAM序列;2)当靶序列的GC含量为50-70%时,2080bp以内水稻基因组序列（以水稻基因组中靶序列中间位置为起始向同时向旁邻序列进行延伸,下同）GC含量呈上升趋势而80100bp处水稻基因组序列GC含量转而下降,或2080bp以内水稻基因组GC含量呈下降趋势而80100bp处水稻基因组GC含量上升;3)当靶序列的GC含量为75%时,20100bp以内的水稻基因组GC含量为75±3%;4)当靶序列的GC含量为80%时,20100bp以内的水稻基因组GC含量为80±8%。