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近年来,随着多种特异性核酸酶的开发和应用,基因组编辑技术的高效性和准确性显著提高。该类技术的广泛应用使得基因功能的研究、遗传性疾病的治疗以及农业生物技术的发展等各个领域取得了突破性进展。TALEN (transcription activator like effectors nuclease)和CRISPR (clustered regμlatory interspersed short palindromic repeat)是两种目前最有效的基因定点敲除新技术。这两种体系中都含有人工重组的核酸内切酶,可以对DNA进行靶向切割,造成DNA双链断裂(DSB),进而引发非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HR)等DSB修复途径。NHEJ修复过程中极易发生碱基的缺失、插入和置换,TALEN和CRISPR就是利用这一特性,实现基因的靶向敲除。三个拟南芥基因IAA2、SIRT2和SAUR41的功能和作用机理是本实验室的重要研究内容,为了获得功能完全丧失的突变体,以深化先前的研究,我们设计和构建了针对这三个基因的TALEN和CRISPR定点敲除体系。另一方面,在农杆菌介导的拟南芥花序直接转基因技术中,TALEN和CRISPR的应用还不够成熟,本文也尝试在方法学上作一些探讨。首先,我们获得了三个基因两种敲除技术共六大组合的转基因拟南芥T1代株系。接着,我们利用T7核酸内切酶识别并切割DNA错配的原理,在T1代株系的叶片细胞中检测体细胞突变。另外,我们还从T1代株系诱导愈伤组织,在愈伤组织细胞中检测体细胞突变。最后,我们在T2代株系和愈伤组织再生植株中筛查种系突变。结果表明：(1)TALEN体系中,IAA2基因的体细胞突变率最高,愈伤组织细胞中可达31.6%；CRISPR体系中,SAUR41基因的体细胞突变率最高,叶片细胞中可达16.1%：(2)TALEN和CRISPR相比,前者造成的DNA缺失片段更长,可能参与的DSB修复机制更复杂；(3)叶片细胞和愈伤组织细胞相比,后者的基因突变率高2倍左右,利用愈伤组织植株再生筛选突变体可以提高实验效率；(4)T1代转基因植株多为体细胞突变与种系突变并存的嵌合体,但种系突变的频率很低,以生殖细胞特异的启动子驱动TALEN和CRISPR体系,可能会提高种系突变的频率。