在动物体内特定的细胞群体中进行时空特异性的遗传学研究是生物学一直以来的难题。位点特异性重组酶,尤其是酪氨酸重组酶家族的Cre重组酶,因其重组效率高且特异性强,被广泛应用于细胞标记和基因功能研究。然而单个重组酶系统具有一定的局限性很难用于研究复杂的生物学问题。而Dre重组酶与Cre重组酶具有高度同源性且不会与其发生交叉反应,因此常与Cre重组酶联合使用。目前已有的多种诱导型Dre重组酶,均为化学诱导系统。虽然它们能够严谨地调控基因表达,但缺乏空间特异性、诱导周期长、效率低且会扰乱内源信号通路而光诱导系统是一种时空特异性高且安全高效易调节的基因表达调控工具。因此本论文旨在构建光激活的Dre重组酶（photoactivatable Dre,PA-Dre）系统及Cre激活的光诱导Dre（Cre-Activated Light Inducible Dre,CALID）系统并在体内特定的细胞群体中实现时空特异性的基因调控。首先,借助分子动力学模拟,我们获得了多个Dre重组酶的分段位点。经过一系列筛选发现Dre N60/Dre C61,Dre N150/Dre C151和Dre N246/Dre C247在Magnets系统调控下具有较好的光依赖性,其中Dre N246/Dre C247效果最佳。然后通过一系列的分子优化,我们最终获得了诱导倍数高达约100倍的PA-Dre系统。该系统不仅能在细胞上高效严谨地调控基因表达,还可在小鼠的肝脏和脑部灵活地调控内源基因表达。接着,为了实现更高分辨率的基因操作并扩大PA-Dre重组酶系统的适用范围,我们基于双重倒置开放阅读框（double-floxed inverted open reading frame,DIO）策略构建了Cre激活的光诱导Dre（CALID）系统并将其用于特定类型神经元细胞标记。我们利用腺相关病毒表达的Ca MKIIα-EGFP-2A-Cre病毒和PV-Cre转基因小鼠激活光诱导的Dre重组酶,通过调节光照参数和光纤直径大小,分别实现了对Ca MKIIα兴奋性神经元和Parvalbumin抑制性神经元的大面积标记和稀疏标记,由此证明该系统介导的细胞标记不仅精度高还具有良好的可调性。综上所述,我们开发了蓝光激活的Dre重组酶系统并在此基础上构建了Cre激活的光诱导Dre重组酶系统,为基因编辑领域增加了一对新工具,从而进一步提高了细胞标记的精准度。此外我们相信已有的Cre转基因小鼠与光诱导Dre重组酶系统结合将有助于阐明各研究领域中复杂的生物学问题,如细胞起源和组织再生等,为其后续研究开辟新途径。