CRISPR/Cas9技术原理简单、操作方便并且突变效率高，是目前最常用的基因组编辑技术。在向导RNA(single guide RNA，sgRNA)的指导下，Cas9核酸酶可以对靶位点进行定点切割，产生DNA双链断裂(double-strand break，DSB)，从而激活细胞体内的两种主要的修复机制，即非同源末端连接(non-homologous end joining，NHEJ)或同源重组(homologous recombination，HR)，对靶位点进行修复。其中，NHEJ方式在修复过程中占主导地位，但该修复过程往往不太精确，在靶位点处容易造成少量碱基的删除或插入，目前该途径主要用于内源基因功能缺失突变体的创制;而当提供供体模板DNA且供体模板DNA与DSB的附近序列存在同源区段时，则可以启动HR修复途径对内源基因进行精确编辑，实现基因替换、基因的定点插入、碱基定点替换及基因叠加等，但是HR修复效率很低，目前利用HR修复途径对植物基因组进行精确编辑仍然具有较大困难。本研究基于CRISPR/Cas9技术利用在修复途径中占主导地位的NHEJ修复途径，通过将靶位点设计在内含子区，在水稻中建立了基因定点替换以及基因定点插入技术体系。并利用此技术体系实现了水稻内源OsEPSPS基因T102IP106S(TIPS)的定点替换，获得了对草甘膦具有抗性的水稻材料。　　主要取得以下研究结果:　　第一，利用CRISPR/Cas9技术介导的NHEJ修复途径，在水稻中建立了基因定点替换技术体系。在紧邻OsEPSPS基因待替换的第二外显子的两个内含子区（第一内含子和第二内含子）分别选择一个靶位点构建成双位点敲除载体，同时构建了含有碱基定点替换（C518-T、C529-T和A531-G）的片段作为供体载体，且替换片段两端含有与敲除载体中相同的靶位点;利用基因枪法将敲除载体和供体载体共同转化水稻的愈伤组织，在390个转基因株系中获得了8株基因定点替换突变体，基因定点替换的效率为2.0％。　　第二，利用CRISPR/Cas9技术介导的NHEJ修复途径，在水稻中建立了基因定点插入技术体系。在OsEPSPS基因待插入位点（第一内含子区）设计1个靶位点，构建单位点敲除载体，同时构建待插入片段两端均含有上述靶位点的供体载体;利用基因枪法将敲除载体和供体载体共同转化水稻的愈伤组织，在324个转基因株系中获得了7株基因定点插入突变体，基因定点插入的效率为2.2％。　　第三，利用上述基因替换及基因定点插入策略，实现了水稻内源OsEPSPS基因TIPS的定点替换，共获得TIPS基因定点替换突变体15株，草甘膦抗性实验表明OsEPSPS基因TIPS定点替换突变体对草甘膦具有抗性。通过对T0代OsEPSPS基因TIPS的突变体进行传代分析，结果表明通过基因替换以及定点插入获得的TIPS的突变可以稳定遗传到下一代。但未获得TIPS定点替换的纯合水稻突变体，其主要原因可能是基因功能缺失致死导致。　　第四，通过利用PCR/RE和测序的方法检测TIPS突变体自交的后代，获得了基因定点替换或插入的突变体，且在有些突变体中转基因载体完全被分离，结果表明经过基因组编辑技术编辑的植物具有较高的生物安全性。　　综上所述，本研究利用CRISPR/Cas9技术介导的NHEJ修复途径、通过靶向内含子，在水稻中建立了基因定点替换以及基因定点插入技术体系。利用NHEJ途径实现内源基因的定点替换以及定点插入可以作为HR修复途径对基因组精确编辑的一种替代策略，可以用来对水稻或其他植物的基因组进行定点替换以及基因的定点插入的精确编辑。利用上述两种策略，本研究实现了水稻内源OsEPSPS基因的TIPS的定点替换，获得了对草甘膦具有抗性的水稻材料。以上研究拓展了CRISPR/Cas9技术在植物中的应用，有望加速植物的功能基因组学研究以及农作物的分子设计育种。