水稻是世界范围内最重要的粮食作物之一,但水稻在生长过程中随时会受多种病原菌的侵染,多种水稻病害导致水稻产量和品质产生巨大损失。在植物与病原微生物的协同进化过程中,植物为了生存逐渐建立了一系列复杂的防御机制,会诱发复杂的信号传导通路,从而激活PR基因表达。已有研究表明通过转基因提高水稻PR基因的表达,可以增强水稻的抗病。因此检测水稻免疫系统的激活情况对提高水稻抗性的相关研究具有重要意义,但目前用于检测植物免疫反应激活的方法非常有限。为了开发新的方法来鉴定激活水稻抗病信号通路的激发子,本研究利用基于生物发光的Fluc（Firefly luciferase）和Nluc（Nanoluciferase）构建了双报告基因载体,并验证了该载体可以快速检测flg22、chitin和病原真菌提取物对水稻PR基因的激活。本研究包含三个方面:一是验证荧光素酶Nluc在水稻中的活体成像效果;二是开发水稻双启动子双报告基因系,鉴定常见PAMP、真菌提取物对水稻PR基因的激活情况;三是在水稻中构建CRISPR/Cas9-NG系统,验证其在水稻中能否切割基因组DNA并进行定向编辑,为将来使用Cas9靶向基因突变和Nluc报告基因系进行遗传筛选做准备。（1）构建了水稻Ubiquitin10和PR5基因启动子启动Nluc表达的p34-Nluc和pPR5-Nluc载体,通过农杆菌介导的遗传转化分别获得3个和18个阳性T0代报告基因系。通过活体成像技术检测转基因水稻中Fluc和Nluc生物发光信号,结果表明,Fluc和Nluc在转基因水稻中可以直接进行活体检测,且信号灵敏。（2）构建了含双荧光素酶基因（Nluc和Fluc）和GFP基因的载体用于研究启动子活性,其中Nluc为目标启动子的报告基因,Fluc和GFP作为内参报告基因。除PR5启动子外,我们还获得PR1、NRT1.1A和NRT1.1B基因启动子驱动Nluc的水稻报告基因系（pPR1-Nluc、pNRT1.1A-Nluc 和 pNRT1.1B-Nluc）。通过研究 flg22和chitin对pPR1-Nluc或pPR5-Nluc水稻报告系中PR基因的激活,分析结果表明flg22、chitin处理后报告基因水稻中的Nluc相对活性都增强2倍以上,与预期一致,说明水稻报告系可以反映flg22、chitin对水稻PR基因的激活。（3）通过活化及培养稻瘟菌、稻曲菌和纹枯菌,经过研磨、抽滤、超滤、透析等,分别获得上述三种病原真菌的细胞壁提取物（CEF）和培养滤液物质（CFS）。通过研究所提取的CEF和CFS是否能激活水稻免疫信号通路系统,分析结果表明,6种CEF和CFS都可以使水稻报告系的Nluc相对活性增强2倍以上,说明CEF和CFS功能与PAMP类似,具有激发子效应,验证了水稻报告基因系可以反映病原真菌提取物对水稻PR基因的激活情况。（4）通过改造Cas9蛋白获得Cas9-NG变体（VRVRFRR）,通过对10个RLK（Receptor-likekinases）基因进行靶向突变实验,获得50个T0代阳性转基因水稻,利用PCR扩增靶序列上下游目标片段,测序结果表明,T0代阳性转基因水稻总突变率为42%,基因突变类型包括碱基缺失、碱基插入和碱基替换。综上所述,本研究基于生物发光性质开发了一类报告基因系水稻,这类报告系有望应用于检测水稻PR基因的激活,进而鉴定筛选具有激发子功能的生物大分子或细菌提取物;在开发水稻报告系的同时,本研究还成功的在水稻中建立了CRISPR/Cas9-NG系统,获得了RLK基因的靶向编辑水稻,初步分析了水稻中Cas9-NG的编辑效率,RLK基因参与了植物PRR介导的免疫反应,因此这些材料也有助于进一步阐明水稻的抗病机制。在未来,通过将CRISPR/Cas9-NG大规模靶向基因突变技术与PR启动子的报告基因系结合,从而快速鉴定抗病信号通路中PR基因的上游组分。