本申请属于烟草基因工程技术领域，具体涉及GGPPS定向突变蛋白。现有GGPPS蛋白的154、161和218这三个位点位于酶的催化口袋，209和233这两个位点位于酶分子表面；基于这五个位点，本申请提供了GGPPS系列定向突变蛋白，其中包括：系列单位点突变蛋白、双位点突变蛋白、三位点突变蛋白、四位点突变蛋白、五位点突变蛋白。发明人利用CAST技术构建“小而精”的突变体文库，通过进一步筛选以及基于定向进化需要，发明人对特定位点氨基酸突变类型做了详细分析。初步实验结果表明，特定位点氨基酸突变后，β‑胡萝卜素合成量得到了明显提高，为进一步作物新品种培育奠定了一定技术基础。