Plant Biotechnol. J|CRISPR/Cas9系统敲除GhFAD2基因产生的高油酸含量、非转基因异源四倍体棉花

棉花是天然纺织纤维最重要的经济作物，同时也是世界上人类消费植物油的第五大来源。典型地，油桐籽油含有三种主要的脂肪酸:26%棕榈酸、15%油酸和58%亚油酸(刘等，2002)。相对高水平的亚油酸降低了棉籽油的氧化稳定性，这会导致酸败、保质期短和有害反式脂肪酸的产生(肖基等人，2017年)。由于油酸的单不饱和性质，它比亚油酸具有更好的氧化稳定性，因此它被认为是一种可靠和健康的脂肪酸。

微粒体o-6脂肪酸去饱和酶(FAD2)可以在油酸的A12位引入碳碳双键，形成亚油酸(图1a)。据报道，通过RNA沉默方法下调FAD2可增加拟南芥和棉花中的油酸含量(刘等人，2002)。然而，由于消费者对转基因生物和政府监管问题的担忧，这些转基因品系不能以任何实际方式使用(Shockey el等人，2017年)。

最近，通用的CRISPR/Cas基因组编辑技术的出现使科学家能够精确地编辑靶基因的表达，而无需插入T-DNA(张等人，2020；王等，2020)。通过CRISPR/Cas9编辑敲除FAD2基因导致大豆种子中约80%的油酸积累(Do等人，2019年)，这代表了生物技术在其他油料作物中生产高油酸的有希望的例子。

    本研究中，我们首次使用CRISPR/Cas9编辑技术生产了高油酸、非转基因棉花。

陆地棉基因组编码拟南芥FAD2基因的八个同源基因(GhFAD2)(图1a)。其中，蛋白质序列相似性(72.30%)，GhFAD2-1基因与拟南芥FAD2的关系最为密切。对22个不同组织的转录分析表明，发育中的胚珠在开花后35天表达较高的GhFAD2-1A/D，而GhFAD2-2A/D在雄蕊中高表达。叶和花托中GhFAD2-3A/D的表达水平相对较高。

GhFAD2-4A/D在棉花的所有组织中均有表达，在叶、雌蕊和胚珠中的表达水平相对较高，达20 dpa(图1b)。综上所述，这些发现表明GhFAD2-1A/D是决定棉籽油脂肪酸组成的关键基因。

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