本发明公开了一种可同时实现CRISPR激活和CRISPR干扰的表达系统及其应用，其中，表达系统包括第一表达框、第二表达框以及第三表达框，第一表达框中含有在非转录因子结合区域插入NCS序列的第一启动子，用于基因表达的激活，第二表达框中含有第二启动子以及位于基因起始密码子之后的NCS序列，用于基因表达的抑制，第三表达框中设置有dCas蛋白突变体以及用于靶向NCS序列的sgRNA。该系统可以同时靶向工程化的启动子，从而产生激活和抑制的效果，利用2个sgRNA同时产生对4个或者更多个基因的调控。