[发明专利]降低棉花棉酚含量的sgRNA及其表达载体和应用

说明书

本发明公开了降低棉花棉酚含量的sgRNA及其表达载体和应用。本发明设计了特异靶向GhCAD1‑A或GhCAD1‑C以及同时靶向GhCAD1‑A和GhCAD1‑C的多个sgRNA最终筛选获得了编辑效率较高的sgRNA，其中，特异靶向GhCAD1‑A的sgRNA4辑植株种子棉酚含量显著降低，而叶片棉酚含量无明显变化；特异靶向GhCAD1‑C的sgRNA8编辑植株种子和叶片含量均显著降低；同时靶向GhCAD1‑A和GhCAD1‑C的sgRNA6编辑植株种子和叶片棉酚含量更显著降低，且这些突变可稳定遗传至下一代。本发明所提供的sgRNA在培育低酚棉新品种、提高棉籽中营养物质利用率等方面具有应用前景。

技术领域

本发明涉及CRISPR/Cas9技术的sgRNA（small guide RNA），尤其涉及降低棉花棉酚含量的sgRNA及其表达载体，本发明进一步涉及它们在降低棉花棉酚含量或培育低棉酚含量棉花新品种中的应用，属于降低棉花棉酚含量的sgRNA及其应用领域。

背景技术

棉花不仅是纤维作物，也是油料作物。棉籽中富含蛋白质（23%）和脂肪酸（20%），然而棉酚的存在使得棉籽中丰富的营养物质不能被人和单胃动物利用。棉酚是一种黄色二聚倍半萜烯化合物，是棉属植物所特有的次生代谢物。棉酚及其相关的萜类化合物存在于棉花色素腺体中，遍布整个棉花植株。作为一种植保素，棉酚在植物抗虫抗病等方面有着非常重要的作用。棉酚可有效减少棉铃虫等害虫对棉花的伤害（Bell, A.A. and R.D.Stipanovic, Biochemistry of disease and pest resistance in cotton.Mycopathologia, 1978. 65(1-3): p. 91-106.）。棉酚对枯萎病菌等病菌的生长有抑制作用，可增强棉花对枯萎病等多种病害的抵抗能力（Hedin, P.A., W.L. Parrott, and J.N.Jenkins, Relationships of Glands, Cotton Square Terpenoid Aldehydes, and Other Allelochemicals to Larval Growth of Heliothis virescens (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology, 1992. 85(2): p. 359-364.）。并且因为棉酚对某些动物有毒害作用，因此可降低食草动物对棉花的侵害（Mellon, J.E., etal., Growth inhibitory effects of gossypol and related compounds on fungal cotton root pathogens. Letters in Applied Microbiology, 2014. 59(2): p. 161-168.）。此外，棉酚在医疗卫生领域也具有重要的应用价值。棉酚是非激素类的男性避孕药，可抑制精子的产生和活性。棉酚具有抗肿瘤的作用，可抑制癌细胞的生长并诱导癌细胞凋亡。不仅如此，棉酚对人类免疫缺陷病毒（HIV）和H5N1流感病毒等也具有一定抗性。