发根农杆菌(Agrobacterium rhizgones)侵染植物后,可诱导植物产生毛状根。菠菜(Spinacia oleracea L.)是常见的食用蔬菜,目前尚未有菠菜毛状根的研究报道。本研究筛选到适合诱导菠菜毛状根的发根农杆菌菌株LBA9402。结果表明,LBA9402侵染菠菜外植体茎后,毛状根的诱导率最高可达16%。菠菜毛状根呈白色,具有丰富的根毛,能在无外源激素的固体培养基上快速增殖生长。通过诱导菠菜毛状根产生愈伤并进行分化,获得了菠菜毛状根的再生株。此外,本研究实现了发根农杆菌的Ri质粒与携带外源GFP基因的Ti质粒的共转化,PCR结果和荧光显微镜观察显示,发根农杆菌Ri质粒的rol B基因以及Ti质粒中GFP基因已在菠菜毛状根基因组中稳定表达。CRISPR/Cas9是一种基因组高效定点突变的工具,已广泛应用于模式植物和各种作物。尽管菠菜的基因组序列被公布,但CRISPR/Cas9技术尚未成功地应用于菠菜。在上面研究的基础上,我们以菠菜的毛状根为研究对象,使用CRISPR/Cas9精确编辑两个类纤维素合成酶 D 基因(Cellulose Synthase-Like D genes CSLD),Spo2331和Spo10340,探究其参与菠菜毛状根根毛形成的机制。结果表明,CRISPR/as9可在菠菜中形成四种突变类型,即置换,插入,删除和组合突变,其中删除突变所占比重最高,约占64.1%。每个靶位点之间的突变率具有很大差异。15个Sp02331独立的转基因毛状根系中,有7个是纯合或双等位基因突变根系,其他8个是杂合突变根系,所有纯合突变根系显示出根毛膨胀和变短的表型,与拟南芥csld2突变体的表型特征相似。获得的15个Spo10340独立的转基因发根系中,有13个杂合突变系根系,但没有获得纯合或双等位基因突变根系,所有杂合突变根系与正常毛状根无明显差别。菠菜CRISPR/Cas9系统的建立为菠菜的功能基因的鉴定以及菠菜的分子育种奠定了基础,在菠菜的基础研究和应用研究领域均具有重要意义。