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在植物的基因组进行定点编辑对农作物的遗传改良具有重要意义。目前,CRISPR/Cas9系统因其简便性和高效性已被广泛应用于包含马铃薯在内的多种作物的基因组编辑。然而,由于CRISPR/Cas9系统仅能识别PAM序列为5’-NGG-3’的前导序列,极大限制了其定点编辑的适用范围,因此如何扩展CRISPR系统的编辑范围是目前基因编辑领域一个重要的研究方向。CRISPR/Cpf1是一类新型CRISPR系统,其可特异识别PAM序列为5’-TTTN-3’后面的24 bp,这极大丰富了CRISPR系统对靶标位点的选择范围,因而其也成为继CRISPR/Cas9系统后又一研究热点。然而CRISPR/Cpf1系统在茄科作物中的研究还不是很深入,在马铃薯中的应用就未见报道,因此本论文拟针对CRISPR/Cpf1系统在马铃薯中的应用进行系统的研究。首先,本论文根据前人的研究基础,分别对Cpf1蛋白的两个变体LbCpf1和AsCpf1进行了基于双子叶植物的密码子优化,然后针对CrRNA的表达系统,构建了4套优化表达体系:核酸酶介导的RIBO系统,基于Cys4的CrRNA切除的Csy4系统,多顺反子RNA表达的T-RNA系统,以及Cpf1介导CrRNA切割的DR系统。之后,对上述2种Cpf1蛋白变体和4种CrRNA表达体系进行组合,共构建了8套可以在马铃薯中转化的方案。为了高通量验证基因编辑的实验方案。本论文首先在二倍体马铃薯中建立了一套发根农杆菌转化体系。此体系操作简单、转化周期短(最快6天可获得阳性根),还可通过可视化荧光筛选高效鉴定阳性转化根。为了验证此套体系的可行性,本论文选取马铃薯StCDF1基因的2个靶点,利用CRISPR/Cas9系统对其进行了检测。检测结果显示选取的2个靶点在发根体系中均检测到了高效的突变效率,之后本论文选取了一个效率最高的靶点,用转基因实验进行了验证,结果也在后代转基因阳性植株中鉴定到了缺少5 bp的杂合突变体,这说明该体系可用于基因编辑载体的快速验证。最后,本论文利用建立的发根农杆菌转化体系对8套CRISPR/Cpf1实验方案依次进行了一代测序检测。检测结果显示,基于AsCpf1的Csy4表达CrRNA的体系鉴定到了2条阳性突变荧光根。对所有阳性荧光根进行进一步的深度测序分析后发现,AsCpf1的Csy4表达CrRNA的体系的两条荧光根中的基因组发生了突变。这验证了CRISPR/Cpf1系统能够编辑马铃薯的基因组。