玉米是世界上主要的粮食作物,在工业加工、新能源等领域也占有重要地位。随着全球变暖而导致作物减产,培育耐热及高产玉米成为一项具有战略意义的工作。遭受热胁迫后,植物会产生一系列热应激反应（HSR）,重建新的细胞平衡,来减轻或消除胁迫对机体的伤害。以热激转录因子（HSFs）调控的细胞质/核内的热激反应是目前已知的植物热胁迫响应机制中最重要的调控机制。热激转录因子在胁迫条件下启动或上调HSP等基因的表达,提高细胞对逆境的抗性。因此,深入了解热激转录因子在玉米遭遇高温胁迫功能及分子机制,对于提高玉米对高温胁迫的适应能力,培育耐热型玉米具有重大意义。本实验研究了 CRISPR/Cas9系统对玉米热激转录因子的定点编辑。热激转录因子A亚家族是植物响应热胁迫调控中的主要作用因子,而拟南芥AtHSFA2是热胁迫响应中的关键核心热激转录因子。我们检索了该亚家族中玉米可能的热激转录因子,分析了它们的氨基酸序列相似性、结构特征和表达模式。最终选取了与AtHSFA2序列和结构相似性最高的Zmhsftf3和Zmhsftf12为切入点进行了深入研究。正常生长条件下Zmhsftf3低量表达,而几乎检测不到Zmhsftf12的表达。热激处理后Zmhsftf12被诱导表达,这点与AtHSFA2类似,而Zmhsftf3的表达量有所降低。我们针对Zmhsftf3和Zmhsftf12设计了新的CRISPR-Cas9植物基因编辑系统并利用农杆菌侵染法转化玉米愈伤组织（齐319和Hi-Ⅱ杂交种）,通过组织培养的方式获得再生植株。我们利用涂抹除草剂（草丁膦）和分子检测确定T0、T1代转基因阳性植株。在T1代Cas9-Zmhsftf12的转基因事件中,我们共检测了 92株植株,发现16株阳性材料,阳性率为17.4%。在Cas9-Zmhsftf3的转基因事件中,我们共检测了 126株植株,发现12株阳性材料,阳性率为9.5%。我们对T1代转基因阳性植株进行了编辑类型的分析。苗期提取玉米叶片基因组DNA,以靶基因外显子序列为模板设计引物,进行PCR扩增并进行Sanger测序,确定靶基因的编辑类型。通过与野生型转化受体相应HSF片段的序列比对鉴定了Zmhsftf12基因编辑植株7株,Zmhsftf3基因编辑植株4株。在发现的编辑类型中以碱基替换为主,其次是碱基插入。对这些编辑位点影响的分析发现他们大多影响对应密码子所编码的氨基酸或多出一两个氨基酸,没有发现对编码蛋白影响较大的移码突变或翻译提前终止。基因编辑的区域大多出现在靶标序列附近,但也有在距离较远处发现。为了检测Zmhsftf3和Zmhsftf12的基因编辑是否对玉米热的敏感性或耐受性产生影响,我们对T2代纯合基因编辑植株和受体对照植株进行了热激处理。检测了 1h 42℃热激处理时不同株系植株中靶基因的表达情况,检测了 4 h 42℃热激处理后不同株系植株中活性氧和叶绿素含量的变化。结果发现,部分株系中靶基因的表达受到了基因编辑的影响,这可能与HSF的复杂的反馈调节机制有关。活性氧和叶绿素测定中Zmhsftf3和Zmhsftf12的基因编辑植株比对照植株有更多的活性氧积累,而热胁迫后叶绿素含量的降低比对照植株更严重。综上所述,我们设计了新的CRISPR-Cas9植物基因编辑系统,对靶基因（Zmhsftf3和Zmhsftf12）进行了基因编辑并获得了纯合的基因编辑植株。通过对基因编辑植株耐热性的分析表明Zmhsftf3和Zmhsftf12参与热胁迫响应,为进一步对Zmhsftf3和Zmhsftf12作用机制的研究提供了必要的实验材料,也为通过生物育种手段改变和提高耐热玉米新种质提供了可行性。