本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术初步探讨了冷杉醇合成基因CPS2的分子调控机制。以高香气品系8306为材料,选取8306 CPS2基因第二外显子区域序列,设计gRNA序列。将gRNA序列与载体构建成重组质粒,通过农杆菌介导法对烟草进行遗传转化,同时对转化植株进行叶面分泌物检测及相关基因表达量分析,采用转录组测序技术比较T0代转化植株与未编辑8306基因表达谱差异,分析差异表达基因相关代谢通路,并作q-PCR验证。主要研究结果如下:1、利用CRISPR/Cas9系统对高香气烤烟品系8306中的CPS2基因进行定向编辑,设计了 CPS2的2个靶位点序列并连入CRISPR表达载体中,成功获得了 31株阳性转化植株。对植株进行PCR扩增和测序比对,得到7株靶位点序列突变的烟株。突变均发生在PAM上游第3碱基和第4碱基之间,突变类型为单碱基A/T/C的插入,导致编码的肽链提前终止。对T0代转化植株进行基因表达量和叶面分泌物检测,CPS2及ABS表达量显著降低,其冷杉醇和赖百当烯二醇含量显著降低。说明敲除CPS2抑制赖百当类合成途径。DXR表达量显著升高,GGPP含量也大幅提升。说明敲除CPS2促进上游途径中萜类基因表达,有助于上游途径中萜类合成前体GGPP的积累。CYC-1和CYP71D16表达量差异较大,有升高有降低,有些差异不显著,西柏三烯一醇含量有些升高,有些差异不显著,西柏三烯二醇除一株差异不显著其余均小幅降低。蔗糖酯、烷烃含量无明显规律变化。T0代转化植株的株高、茎围、叶间距、最大叶长、最大叶宽均显著增加,说明敲除CPS2使植株表型性状发生变化。2、采用RNA-seq技术分析T0代转化植株与8306基因表达模式差异,共得到255个差异表达基因,通过GO分析,其中有220个差异表达基因获得GO注释。许多基因显著富集在还原戊糖-磷酸循环（GO:0019253）,光合作用及暗反应（GO:0019685）,光呼吸（GO:0009853）,固碳（GO:0015977）,细胞代谢化合物（GO:0043094）,胞外区（GO:0005576）,核酮糖二磷酸羧化酶活性（GO:0016984）,羧基裂解酶活性（GO:0016831）等GO条目上。另外,通过KOG分析,将190个差异表达基因分为5大类18小类,由KEGG分析显示,差异基因主要富集在环境适应、其他氨基酸代谢、运输和分解代谢、能量代谢、萜类化合物和聚酮的代谢、脂代谢、碳水化合物代谢上。具体包括植物-病原互作、牛磺酸和低牛磺酸代谢、内吞作用、光合生物固碳、柠檬烯和蒎烯降解、脂肪酸降解、α-亚麻酸代谢、角质、木质素和蜡生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、花生四烯酸代谢。3、对获得的255个差异基因进行KEGG代谢通路分析可知,敲除CPS2,抑制赖百当类合成,促进CPS1、GA2ox和GA20ox基因的表达,进而促进赤霉素合成代谢。敲除CPS2,促进生长素信号转导,抑制脱落酸以及细胞分裂素信号转导。此外,敲除CPS2对咖啡因、类黄酮、维生素B6、蜡酯、甘油磷脂、甘油脂合成代谢有一定促进作用,对泛醌和其他萜类醌、叶酸碳池、α-亚麻酸、花生四烯酸合成代谢有一定抑制作用。敲除CPS2,对西柏烷类合成代谢影响不大。敲除CPS2,对植物-病原互作相关的基因也有一定作用,其中,钙调素、抗病蛋白RPM1、甲壳素诱导子受体激酶1、油菜素甾体受体激酶1基因上调表达,能够提高烟株对病虫害的防御能力。呼吸爆发氧化酶、LRR受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶FLS2基因下调表达,则对烟株病原体防御反应不利。