质体是一类广泛存在于真核藻类和有胚植物中，拥有自身基因组且可以独立进行转录翻译的细胞器。质体转化技术具有外源蛋白表达量高、限制外源基因漂流、可定点插入等诸多优势。时至今日，质体转化技术已经被应用于疫苗抗原、商业用酶、激素、抗体、药物和生物原料的生产，同时也被用于改良植物的农艺性状。经过二十多年的发展，质体转化技术已经成为了一项重要的遗传操作工具。但是与其他生物技术相比，质体转化技术发展较为缓慢，可以进行质体转化的物种也十分有限。主要是因为质体转化的效率低，筛选周期长，严重制约了此项技术的快速发展，也限制了质体转化的商业化应用。烟草作为高等植物质体转化的模式物种，可以快速验证优化效果。因此本课题采用烟草作为受体，快速建立质体转化（又称叶绿体转化）体系。借助可视化标记筛选系统降低筛选难度，缩短实验周期。同时，开发叶绿体CRISPR/Cas9敲除技术，在基因插入区域形成双链断裂损伤，加快同源重组效率，借此提高质体转化效率。本课题建立的可视化标记筛选系统，可以降低筛选难度，提前筛选时期，提高筛选效率。此外，此系统可以有效地避免嵌合体进入二次筛选，大幅减少二次筛选的工作量与筛选时间。另一方面，已成功构建5个叶绿体CRISPR/Cas9敲除载体，敲除效果还需要后续实验进行验证。质体转化技术的优化，对此项技术迈向高通量和商业化具有重要意义。同时，质体转化技术在其他高等植物中的成熟，更能加速我国农业新发展和基础战略储备。