对鳞翅目害虫具有毒性或抑制性的新型嵌合杀昆虫蛋白质制造技术

公开了编码新型嵌合杀昆虫蛋白质的核苷酸序列，所述嵌合杀昆虫蛋白质表现出鳞翅目抑制活性。具体实施方案提供了含有编码一种或多种所述嵌合杀昆虫蛋白质的重组核酸分子的组合物以及经过转化的植物、植物部分和种子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对鳞翅目害虫具有毒性或抑制性的新型嵌合杀昆虫蛋白质对相关申请的引用本申请要求2014年10月16日提交的美国临时申请No.62/064,989的权益，该申请以全文引用的方式并入本文中。序列表的并入序列表的计算机可读形式与本申请一起通过电子提交方式提交并且以全文引用的方式并入本申请。序列表包含在2015年10月13日创建的文件中，具有文件名P34230WO00_SEQ_PCT.txt，并且大小是371,735字节(如在MS-操作系统中所测量)。专利
本专利技术总体上涉及昆虫抑制性蛋白质领域。在本申请中公开了对农作物和种子的农业相关害虫表现出昆虫抑制性活性的一类新型的嵌合杀昆虫蛋白质。具体来说，所公开的类别的蛋白质对鳞翅目昆虫害虫表现出了杀昆虫活性。提供了含有编码所公开的毒素蛋白质中的一种或多种的重组核酸分子的植物、植物部分和种子。专利技术背景提高重要农业植物，尤其包括玉米、大豆、甘蔗、水稻、小麦、蔬菜和棉花的作物产量已经变得越来越重要。除了日益增长的人口对用于提供食物、衣物和能量的农产品的需要日益增长以外，预计气候相关的影响和来自于日益增长的人口将土地用于除农业耕作以外的用途的压力也会减少可耕种耕地的量。这些因素已经导致了关于粮食保障的严峻预测，特别是在植物生物技术和农业技术不存在重大改进的情况下。鉴于这些压力，技术、农业技术和害虫治理的环境可持续改进是在有限量的可耕种耕地上使作物增产的重要工具。昆虫，特别是鳞翅目内的昆虫，被认为是破坏农田作物，从而降低受侵扰区域中的作物产量的主要原因。会对农业造成负面影响的鳞翅目害虫物种包括但不限于草地粘虫(草地贪夜蛾)、甜菜粘虫(甜菜夜蛾)、披肩粘虫(蓓带夜蛾)、黑切根虫(球菜夜蛾)、甘蓝尺蠖(粉纹夜蛾)、大豆尺蠖(大豆夜蛾)、黎豆毛虫(黎豆夜蛾)、绿叶虫(苜蓿绿夜蛾)、烟草芽虫(烟芽夜蛾)、颗粒切根虫(黄地老虎)、粘虫(一星粘虫)、西方切根虫(灰地老虎)、欧洲玉米钻心虫(欧洲玉米螟)、脐橙虫(脐橙螟)、玉米根结网虫(玉米根网螟)、草地结网虫(水稻切叶野螟)、向日葵蛾(向日葵螟)、小玉米茎钻心虫(南美玉米苗斑螟)、苹果蛾(苹果蠹蛾)、葡萄果蛾(葡萄小食心虫)、东方果蛾(梨小食心虫)、向日葵芽小卷蛾(向日葵芽卷叶蛾)、钻背蛾(小菜蛾)、粉红棉铃虫(棉红铃虫)、粉红钻茎虫(大螟)、吉普赛蛾(舞毒蛾)、棉叶虫(棉叶波纹夜蛾)、果树卷叶虫(果树黄卷蛾)、欧洲卷叶虫(玫瑰黄卷蛾)、亚洲水稻钻心虫或水稻钻茎虫(二化螟)、水稻卷叶虫(稻纵卷叶螟)、玉米根结网虫(玉米根网螟)、蓝草结网虫(早熟禾草螟)、西南玉米钻心虫(西南玉米螟)、蔗螟(小蔗螟)、多刺棉铃虫(埃及金刚钻)、斑点棉铃虫(翠纹金刚钻)、古棉铃虫(棉铃实夜蛾)、玉米穗虫、大豆荚虫或棉铃虫(玉米穗夜蛾)、草地结网虫(水稻切叶野螟)、欧洲葡萄蛾(欧洲葡萄缀穗蛾)、柑桔潜叶虫(柑桔潜叶蛾)、大白蝴蝶(大菜粉蛾)、菜青虫或小白蝴蝶(小菜粉蛾)、烟草切根虫或茶蚕(斜纹夜蛾)和番茄潜叶虫(番茄潜叶蛾)。在历史上，农业依赖于密集施用作为害虫防治剂的合成化学杀昆虫剂。除了出现抗性问题以外，对环境和人类健康的忧虑也刺激了生物杀虫剂的研究和开发。这种研究工作导致逐渐发现和使用多种昆虫病原微生物物种，包括细菌。当发现了昆虫病原细菌，尤其是属于芽孢杆菌属的细菌，并且将其开发为生物害虫防治剂时，生物防治模式发生了变化。细菌苏云金芽孢杆菌(Bt)的菌株已经被用作杀昆虫蛋白质的来源，因为人们发现Bt菌株会对特定的昆虫显示出高毒性。已知Bt菌株会在孢子形成开始时和在稳定生长期期间产生位于伴孢结晶包涵体内的δ内毒素(例如Cry蛋白)，而且还已知其能产生分泌型杀昆虫蛋白质。在被易感昆虫摄取后，δ内毒素以及分泌型毒素在中肠皮膜细胞表面发挥其作用，从而破坏细胞膜，导致细胞破环和死亡。除Bt以外的细菌物种中也鉴别出了编码杀昆虫蛋白质的基因，所述细菌物种包括其他芽孢杆菌和多种其他细菌物种，诸如侧孢短芽孢杆菌(Brevibacilluslaterosporus)、球形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillussphaericus)(“Ls”先前被称为球形芽孢杆菌(Bacillussphaericus))和日本甲虫芽孢杆菌(Paenibacilluspopilliae)。结晶型和分泌型可溶性杀昆虫蛋白质毒素对其宿主具有高度特异性，并且已经得以在世界范围内被接受作为化学杀昆虫剂的替代物。举例来说，杀昆虫毒素蛋白质已经被用于多种农业应用中，以防止重要农业植物遭到昆虫侵扰，减少对化学杀虫剂施用的需要和增加产量。通过机械方法诸如将含有多种细菌菌株的微生物制剂分散至植物表面上的喷雾和通过使用旨在产生表达杀昆虫毒素蛋白质的转基因植物和种子的基因转化技术将杀昆虫毒素蛋白质用来防治作物植物的农业相关害虫。表达杀昆虫蛋白质的转基因植物的使用已经在全世界得到了采用。举例来说，在2012年，有2610万公顷种植了表达Bt毒素的转基因作物(James，C.，GlobalStatusofCommercializedBiotech/GMCrops：2012.ISAAABrief第44期)。转基因昆虫防护作物的全球使用和被用于这些作物中的杀昆虫蛋白质的有限数目已经对能赋予针对目前所利用的杀昆虫蛋白质的抗性的现有昆虫等位基因产生了选择压力。目标害虫中发展对杀昆虫蛋白质的抗性引起持续需要发现和开发可用于控制昆虫对表达杀昆虫蛋白质的转基因作物的抗性增加的杀昆虫蛋白质新形式。具有提高的效力并且对更宽范围的易感昆虫物种表现出控制的新杀昆虫蛋白质将减少可能发展抗性等位基因的存活昆虫的数目。另外，在一种植物中使用两种或更多种对同一昆虫害虫有毒并且呈现出不同的作用模式的转基因杀昆虫蛋白质能降低任何单一目标昆虫物种中出现抗性的概率。因此，极度需要鉴别出具有改善的杀昆虫性质，诸如与农业耕作中目前使用的毒素相比对更宽范围的目标昆虫害虫物种和不同的作用模式的功效有所增加的其他杀昆虫蛋白质。为了满足这个需要，本专利技术公开了对主要目标鳞翅目害虫物种表现出活性的新型Cry1嵌合杀昆虫蛋白质。本领域中已知Cry1晶体蛋白质家族成员会对鳞翅目害虫表现出生物活性。Cry1晶体蛋白质的前体形式由两个近似相等尺寸的片段组成。所述前体蛋白质的羧基末端部分，称为原毒素片段，能使晶体形成稳定并且不表现杀昆虫活性。所述前体蛋白质的胺基末端部分包含Cry1蛋白的毒素片段，并且基于Cry1家族成员内的保守或基本保守序列的比对，可以进一步再分成三个结构域，即结构域I、结构域II和结构域III。结构域I包含活性毒素片段的约前三分之一，而且已经被证明对通道形成是不可或缺的。结构域II和结构域III都牵涉受体结合和昆虫物种特异性，这取决于所研究的昆虫和杀昆虫蛋白质。由对本领域中已知的众多天然杀昆虫蛋白质的结构域结构进行拣选来任意地产生具有增强的嵌合蛋白质的可能性微乎其微。这是蛋白质结构、寡聚和释放杀昆虫蛋白质片段所需的激活(包括对嵌合前体进行正确蛋白水解处理，如果以此种形式表达的话)的复杂特性的结果。只有通过小心地选择各亲本蛋白质内的原毒素和具体靶标来产生嵌合结构才可能构建出与得到嵌合体的亲本蛋白质相比表现出有所改善的杀昆虫活性的功能嵌合杀昆虫毒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌合杀昆虫蛋白质，其包含如SEQ ID NO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.16 US 62/064,9891.一种嵌合杀昆虫蛋白质，其包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列。2.如权利要求1所述的嵌合杀昆虫蛋白质，其中所述嵌合杀昆虫蛋白质对鳞翅目昆虫物种表现出抑制活性。3.如权利要求2所述的嵌合杀昆虫蛋白质，其中所述昆虫物种是选自由以下各项组成的群组：黎豆夜蛾、小蔗螟、南美玉米苗斑螟、玉米穗夜蛾、烟芽夜蛾、大豆夜蛾、考斯夜蛾、亚热带粘虫、草地贪夜蛾、甜菜夜蛾、棉铃实夜蛾、斜纹夜蛾、棉红铃虫、西南玉米螟、翠纹金刚钻、南美棉铃虫和薄荷灰夜蛾。4.一种编码嵌合杀昆虫蛋白质的多核苷酸，其中所述多核苷酸可操作地连接至异源启动子，并且所述嵌合杀昆虫蛋白质包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列。5.一种编码嵌合杀昆虫蛋白质的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含的核苷酸序列任选地：a.在严格条件下与如SEQIDNO：1、2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、22、24、26、27、29、31、32、34、35、37、38、40、42、44、46、48、49、51或52中的任意者中所示出的多核苷酸序列的反向互补序列杂交；或b.编码包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列的嵌合杀昆虫蛋白质。6.一种宿主细胞，其包含SEQIDNO：1、2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、22、24、26、27、29、31、32、34、35、37、38、40、42、44、46、48、49、51或52中的任意者中所示出的多核苷酸，其中所述宿主细胞是选自由细菌宿主细胞或植物宿主细胞组成的群组。7.如权利要求6所述的宿主细胞，其中所述细菌宿主细胞是选自由以下各项组成的群组：土壤杆菌、根瘤菌、芽孢杆菌、短芽孢杆菌、埃希氏杆菌、假单胞菌、克雷伯氏杆菌和欧文氏菌；并且其中所述芽孢杆菌属是蜡样芽胞杆菌或苏云金芽孢杆菌，所述短芽孢杆菌是侧孢短芽孢杆菌，且所述埃希氏杆菌是大肠埃希氏杆菌。8.如权利要求6所述的宿主细胞，其中所述植物宿主细胞是选自由单子叶植物和双子叶植物组成的植物群组。9.一种昆虫抑制性组合物，其包含有包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列的嵌合杀昆虫蛋白质。10.如权利要求9所述的昆虫抑制性组合物，其还包含与所述嵌合杀昆虫蛋白质不同的至少一种昆虫抑制剂。11.如权利要求10所述的昆虫抑制性组合物，其中所述至少一种昆虫抑制剂是选自由以下各项组成的群组：昆虫抑制性蛋白质、昆虫抑制性dsRNA分子和昆虫抑制性化学物质。12.如权利要求10所述的昆虫抑制性组合物，其中所述至少一种其他杀害虫剂对鳞翅目、鞘翅目、半翅目、同翅目或缨翅目的一个或多个害虫物种表现出活性。13.一种种子，其包含昆虫抑制有效量的以下各物：a.包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的氨基酸序列的嵌合杀昆虫蛋白质；或b.SEQIDNO：1、2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、22、24、26、27、29、31、32、34、35、37、38、40、42、44、46、48、49、51或52中的任意者中所示出的多核苷酸。14.一种防治鳞翅目害虫的方法，所述方法包括使所述鳞翅目害虫与抑制量的如权利要求1所述的嵌合杀昆虫蛋白质接触。15.一种转基因植物细胞、植物或植物部分，其包含嵌合杀昆虫蛋白质，其中：a.所述嵌合杀昆虫蛋白质包含如SEQIDNO：21、10、28、7、4、13、16、19、23、25、30、33、36、39、41、43、45、47、50或53中的任意者中所示出的任意氨基酸序列；或b.所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·鲍姆，T·A·塞鲁蒂，C·L·达特，L·H·恩格里斯，付晓然，V·M·古佐夫，A·R·豪，J·P·摩根斯特恩，J·K·罗伯茨，S·A·萨尔瓦多，王金玲，S·弗拉辛斯基，
申请(专利权)人：孟山都技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US