本发明公开了一种烟草NtCrtZ基因及其应用，该烟草NtCrtZ基因为烟草β‑胡萝卜素羟化酶基因，该烟草β‑胡萝卜素羟化酶基因编码基因NtCrtZ的碱基序列如SEQ ID No.1所示；烟草β‑胡萝卜素羟化酶编码基因NtCrtZ所编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。该烟草β‑胡萝卜素羟化酶编码基因NtCrtZ或烟草β‑胡萝卜素羟化酶基因NtCrtZ在调控烟草类胡萝卜素含量及改善烟草香气质量中的应用。本申请利用NtCrtZ基因(NtCrtZ蛋白)调控类胡萝卜素代谢的作用，通过构建NtCrtZ基因缺失的转基因突变株或筛选NtCrtZ基因缺失的化学、辐射等诱变突变株，深入研究NtCrtZ基因的功能，对于烟草类胡萝卜素调控、香气质量调控具有重要的理论意义和实际应用价值。
本发明第一方面提供一种提升烟草植株抗青枯病的方法，其包括以下步骤：利用CRISPR/CAS9基因编辑系统定点敲除烟草中NtCCoAOMT6、NtCCoAOMT6L和Nt4CL基因，得到基因发生编辑的抗青枯病烟草植株，所述的NtCCoAOMT6、NtCCoAOMT6L和Nt4CL基因的序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示。本发明第二方面提供一种第一方面所述方法用来提升烟草农艺性状的用途，所述基因发生编辑的抗青枯病烟草植株的株高、有效叶片、叶宽、叶长均高于基因未发生编辑的烟草植株。本发明获得的烟草种质具有较好的抗烟草青枯病的抗性。本发明的烟草的株高、有效叶片、叶宽、叶长等农业性状相对于对照有一定的提升。
本发明涉及一种烟草钾离子通道基因NtKAT3，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明提供的一种烟草钾离子通道基因NtKAT3，通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，构建了用于敲除NtKAT3基因的CRISPR/Cas9编辑载体，经遗传转化后获得了NtKAT3基因发生编辑的烟草植株。在MS培养条件下，所述基因发生编辑的成熟期烟草植株的打顶株高、腰叶长、腰叶宽及自然株高均低于基因未发生编辑的烟草植株。同时对NtKAT3基因编辑植株中钾含量进行测定，发现在现蕾期、打顶期、成熟期基因编辑植株中钾含量均低于基因未发生编辑的烟草植株。这为研究烟草生长发育与产量品质相关基因功能提供了遗传材料和理论依据。
本发明提供了一种提升烟草植株中S木质素与G木质素比值的方法，其包括以下步骤：利用CRISPR/CAS9基因编辑系统定点敲除烟草中NtCCoAOMT6和NtCCoAOMT6L基因，所述的NtCCoAOMT6和NtCCoAOMT6L基因的序列分别如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。本发明获得的烟草具有较高的高S木质素/G木质素比值，同时对烟草中木质素总含量影响较小。本发明获得的烟草烤后烟叶总糖和还原糖含量降低10％以上。
本发明第一方面提供了一种提升烟草植株抗赤星病的方法，其包括以下步骤：利用CRISPR/CAS9基因编辑系统定点敲除烟草中NtCCoAOMT6、NtCCoAOMT6L和NtCAD14基因，所述的NtCCoAOMT6、NtCCoAOMT6L和NtCAD14基因的序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示。本发明第二方面提供了一种第一方面所述的抗赤星病烟草植株的烤后烟叶用于卷烟燃烧的用途。本发明获得的烟草种质具有较好的抗烟草赤星病的抗性。本发明的烟草烟叶制备的卷烟燃烧性能较好，CO含量较低明显，烟草有害性降低。
