疟疾是由疟原虫引起的经按蚊叮咬传播的一类寄生虫病,2016年世界上共有91个国家和地区仍然遭受着疟疾的危害,造成了 40多万人死亡。目前还没有疟疾疫苗正式投入临床使用,青蒿素联合用药疗法是目前疟疾流行地区的一线治疗方案,但是在大湄公河次区域已经产生了青蒿素耐药性疟原虫虫株,这对疟疾的治疗和控制产生了极大的威胁,开发新的抗疟药物已经刻不容缓。作为一种在宿主细胞内生长的寄生虫,疟原虫依赖于宿主提供的营养物质来满足自身快速生长和增殖的需要。它们通过膜转运蛋白从宿主获取自身必需的营养。膜转运蛋白（Membrane transport proteins,MTPs）作为大部分美国食品药品管理局批准药物的作用靶标,在营养吸收、废物清除及代谢产物在不同细胞器之间的转运等生理过程中发挥着重要的作用。疟原虫基因组编码了约100多个MTP;因此我们选择与疟原虫营养相关的MTP来研究,为开发疟疾的预防、治疗药物及疟疾传播阻断策略寻找新靶标。本研究运用遗传学方法对约氏疟原虫叶酸转运蛋白家族（Folate transporter,FT）、氨基酸转运蛋白家族（Amino acid transporter,AAT）以及糖类相关的转运蛋白（Sugar transporter,ST）进行了全生活周期的系统性功能研究。我们首先利用CRISPR/Cas9系统获得了编码三类MTP基因的敲除虫株,然后分析它们对于疟原虫生活周期各阶段的影响。疟原虫基因组中编码叶酸转运蛋白的基因共两个,ft1和ft2。我们将叶酸转运蛋白基因ft1敲除后,疟原虫生活周期生长发育正常,显示ft1基因敲除不影响疟原虫生长发育,或者FT1的功能能够被其他蛋白替代。叶酸转运蛋白FT2则是一个母系遗传的蛋白,它定位于疟原虫动合子特有的细胞器——类晶体上。FT2对于疟原虫卵囊的成熟及子孢子的形成至关重要,敲除ft2导致疟原虫只能产生极少量的唾液腺子孢子,而且唾液腺子孢子运动能力显著下降,不能通过按蚊叮咬的方式传播到小鼠。我们将约氏疟原虫和恶性疟原虫的ft2基因分别导入到约氏疟原虫ft2敲除虫株中,发现回补虫株都能恢复正常的唾液腺子孢子产量。这证明FT2就是调控卵囊后期孢子生殖的基因,并且它的功能在约氏疟原虫和恶性疟原虫中是保守的。疟原虫基因组中编码氨基酸转运蛋白的基因共有5个,氨基酸转运蛋白家族中aat3经过多次尝试仍无法成功敲除,暗示着它很可能是疟原虫红期生长发育必须的蛋白。AAT6同样在红期发挥功能,敲除aat6后的疟原虫红期生长速度显著减慢。aat1和aat5分别敲除后对于疟原虫生活周期各阶段的发育都没有显著影响,它们对于疟原虫的增殖及宿主转换可能是冗余的或者它们的功能可以被其他的AAT成员替代。AAT4在疟原虫蚊期发挥作用,敲除aat4以后卵囊发育不受影响,但是产生的卵囊子孢子无法从卵囊中释放出去,并且卵囊子孢子和血腔子孢子都有功能缺陷——不能感染小鼠。AAT4在卵囊早期的定位是卵囊囊膜上,到了卵囊子孢子成熟以后其定位则从囊膜转移到胞质表达,这种定位的变化可能体现了它的功能变化:卵囊早期定位在囊膜上转运氨基酸到内部供卵囊发育,卵囊成熟后定位于卵囊子孢子,促进卵囊子孢子的释放。与糖类相关的6个转运蛋白编码基因中除了st2无法获得敲除虫株,其余都能够被敲除,st1、st4、st5和st6分别敲除后对疟原虫生活史各阶段发育都没有影响,说明它们是冗余的或者它们的功能可以被其他蛋白替代。ST3在动合子到卵囊的转化以及卵囊发育的整个过程中发挥了重要作用,敲除st3后卵囊数量减少,且发育缓慢,不能产生唾液腺子孢子。卵囊阶段是疟原虫生活史中虫荷最少的,即疟原虫最大的瓶颈期,是阻断疟疾传播最合适的节点。本研究首次运用CRISPR/Cas9系统对约氏疟原虫MTP进行遗传筛选,发现与营养相关的MTP主要在疟原虫蚊期发挥重要作用,本文的研究结果为开发抗疟药提供了新的靶标,为疟疾传播阻断疫苗的开发提供了实验依据。