结构特异性识别蛋白1(SSRP1)核酸分子用来控制昆虫害虫制造技术

技术编号:22978428 阅读:17 留言:0更新日期:2020-01-01 00:47
本公开涉及核酸分子及使用其控制昆虫害虫的方法,该方法通过对包括花粉甲虫的昆虫害虫中的靶编码序列和转录非编码序列进行RNA干扰介导的抑制来实现。本公开还涉及制备转基因植物的方法,所述转基因植物表达可用于控制昆虫害虫的核酸分子;以及由此获得的植物细胞和植物。

Structure specific recognition protein 1 (ssrp1) nucleic acid molecule for insect pest control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构特异性识别蛋白1(SSRP1)核酸分子用来控制昆虫害虫优先权要求本申请要求于2017年5月18日提交的美国临时专利申请序列号62/508,276的优先权权益,其公开内容通过引用全部并入本文中。以电子方式提交的序列表的引用序列表的正式副本通过EFS-Web以文件名为SeqList的ASCII格式的序列表的形式以电子方式提交,该文件于2018年5月11日修订,大小为28千字节(SEQIDNO:1-16),并且与说明书同时提交。ACSII格式文件中包含的序列表是本说明书的一部分,并通过引用将其全部并入本文中。
本专利技术总体涉及对由昆虫害虫(例如,花粉甲虫)引起的植物损害的遗传控制。在特定的实施方案中,本专利技术涉及对靶编码和非编码多核苷酸的鉴定,以及利用重组DNA技术转录后阻遏或抑制靶编码多核苷酸和非编码多核苷酸在昆虫害虫细胞中的表达,从而为植物提供保护作用。
技术介绍
欧洲花粉甲虫(pollenbeetle,PB)是对油菜有严重危害的害虫,幼虫和成虫均以花和花粉为食。花粉甲虫对作物的损害可造成20%至40%的产量损失。主要的害虫物种为油菜露尾甲(Meligethesaeneus)。目前,对油菜中花粉甲虫的控制主要依赖于拟除虫菊酯,鉴于这类物质的环境和监管状况,预料其很快就会遭到淘汰。另外,已报道过花粉甲虫对现有化学杀虫剂的抗性。因此,迫切需要具有新颖作用机制的环境友好型花粉甲虫控制方案。在自然界中,花粉甲虫在土壤中或落叶层下以成虫过冬。在春季,成虫从冬眠中出现,并开始以杂草的花为食,且迁移到开花的油菜植物上。在油菜花芽中产卵。幼虫在花芽和花中发育并以之为食。晚期幼虫在土壤中找到蛹化地点。第二代成虫在七八月出现,并且在找到过冬的处所之前以多种开花植物为食。RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是一种利用内源性细胞途径的方法,凭借该方法,对整个靶基因或对靶基因的尺寸足够大的任一部分有特异性的干扰RNA(interferingRNA,iRNA)分子(例如dsRNA分子)导致由该靶基因编码的mRNA降解。近年来,在许多物种和实验系统中,已使用RNAi执行基因“敲减(knockdown)”,例如秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)、植物、昆虫胚胎和组织培养物中的细胞。参见例如Fire等人,(1998)Nature391:806-11;Martinez等人,(2002)Cell110:563-74;McManus和Sharp,(2002)NatureRev.Genetics3:737-47。RNAi通过包括DICER蛋白复合体的内源性途径实现mRNA的降解。DICER将长的dsRNA分子切割成大约20个核苷酸的短片段,称之为小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)。siRNA解旋成两个单链RNA:过客链(passengerstrand)和引导链(guidestrand)。过客链被降解,引导链则被掺入RNA诱导的沉默复合物(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)中。美国专利7,612,194和美国专利公开号2007/0050860的作者证明了在提供针对西部玉米根虫(D.v.virgiferaLeConte)的植物保护的背景下,植株原位(inplanta)RNAi可作为一种潜在的害虫管理工具,同时证明了即使对于相对较小的候选基因集合而言,也无法准确地先验识别出有效的RNAi靶标。Baum等人,(2007)Nat.Biotechnol.25(11)1322-6。通过利用高通量体内饮食RNAi系统来筛选潜在的靶基因从而开发转基因RNAi玉蜀黍,研究人员发现,在最初的290个靶标的基因池中,只有14个显示出幼虫防治潜力。
技术实现思路
本文公开了核酸分子(例如,靶基因、DNA、dsRNA、siRNA、miRNA、shRNA和hpRNAs)及其使用方法,用于控制包括例如油菜露尾甲(MeligethesaeneusFabricius)(花粉甲虫,“PB”)的昆虫害虫。在特定的实例中,公开了示例性的核酸分子,其可以与PB中的一种或更多种天然核酸的至少一部分同源。在这些和另一些实例中,天然核酸序列可以是靶基因,其产物可以例如但不限于:参与代谢过程;或参与幼虫的发育。在一些实例中,由包含与靶基因同源的多核苷酸的核酸分子对靶基因表达的转录后抑制可能对PB具有致死性或导致PB的生长和/或发育降低。在特定的实例中,可以选择结构特异性识别蛋白1(structurespecificrecognitionprotein1)在本文中称为ssrp1)或ssrp1同源物作为转录后沉默的靶基因。在特定实例中,可用于转录后抑制的靶基因是PBssrp1;SEQIDNO:1(即,特征为包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1多核苷酸)。因此,本文公开了分离的核酸分子,其包含SEQIDNO:1的多核苷酸;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1多核苷酸;PBssrp1的片段(即,SEQIDNO:2-4);和/或前述中任一种的互补序列或反向互补序列。还公开了包含编码与靶基因产物(例如,PBssrp1产物)内的氨基酸序列有至少约85%同一性的多肽的多核苷酸的核酸分子。例如,核酸分子可包含编码以下的多核苷酸:与PBSSRP1具有至少85%同一性的多肽;SEQIDNO:5(即,特征为包含SEQIDNO:6-7的SSRP1多肽);和/或ssrp1基因产物内的氨基酸序列(即SEQIDNO:6-7)。还公开了包含多核苷酸的核酸分子,该多核苷酸是编码与靶基因产物内的氨基酸序列具有至少85%同一性的多肽的多核苷酸的互补序列或反向互补序列。还公开了可用于产生与全部或部分昆虫害虫靶基因例如ssrp1基因互补的iRNA(例如,dsRNA、siRNA、shRNA、miRNA和hpRNA)分子的cDNA多核苷酸。在特定的实施方案中,dsRNA、siRNA、shRNA、miRNA和/或hpRNA可以在体外或体内由遗传修饰的生物体例如植物或细菌产生。在特定的实例中,公开了可用于产生与ssrp1(例如SEQIDNO:1、特征为包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1多核苷酸)的全部或部分,或其片段互补或反向互补的iRNA分子的cDNA分子。进一步公开了用于抑制露尾甲属(Meligethes)害虫中ssrp1基因表达的构件(means),以及用于向植物提供ssrp1介导的露尾甲属害虫保护的构件。用于抑制露尾甲属害虫中ssrp1基因表达的构件是双链RNA分子,其中该分子的一条链由SEQIDNO:15的多核糖核苷酸组成。用于抑制露尾甲属害虫中的ssrp1基因表达的构件的功能等价物包括双链RNA分子,其包含与具有SEQIDNO:2-3的油菜露尾甲ssrp1基因的全部或部分基本上同源的多核糖核苷酸。为植物提供ssrp1介导的露尾甲属害虫防护的构件是DNA分子,其包含与植物细胞(例如,低芥酸菜子(canola)细胞)中功能性启动子可操作地连接的编码本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.分离的核酸分子,其包含至少一个与异源启动子可操作地连接的多核苷酸,其中所述多核苷酸包含选自以下的核苷酸序列:/nSEQ ID NO:1;SEQ ID NO:1的互补序列或反向互补序列;包含SEQ ID NO:2-3的来自油菜露尾甲(Meligethes aeneus Fabricius)的内源性编码多核苷酸的至少15个连续核苷酸的片段;包含SEQ ID NO:2-3的来自油菜露尾甲的内源性编码多核苷酸的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列或反向互补序列;包含SEQ ID NO:4的露尾甲属(Meligethes)生物体的天然编码序列;包含SEQ ID NO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的互补序列或反向互补序列;包含SEQ ID NO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的至少15个连续核苷酸的片段;包含SEQ ID NO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列或反向互补序列。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170518 US 62/508,2761.分离的核酸分子,其包含至少一个与异源启动子可操作地连接的多核苷酸,其中所述多核苷酸包含选自以下的核苷酸序列:
SEQIDNO:1;SEQIDNO:1的互补序列或反向互补序列;包含SEQIDNO:2-3的来自油菜露尾甲(MeligethesaeneusFabricius)的内源性编码多核苷酸的至少15个连续核苷酸的片段;包含SEQIDNO:2-3的来自油菜露尾甲的内源性编码多核苷酸的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列或反向互补序列;包含SEQIDNO:4的露尾甲属(Meligethes)生物体的天然编码序列;包含SEQIDNO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的互补序列或反向互补序列;包含SEQIDNO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的至少15个连续核苷酸的片段;包含SEQIDNO:4的露尾甲属生物体的天然编码序列的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列或反向互补序列。


2.根据权利要求1所述的核酸分子,其中所述核苷酸序列选自:SEQIDNO:2-4;SEQIDNO:2-4中任一个的至少15个连续核苷酸的片段;以及前述的互补序列和反向互补序列。


3.根据权利要求1所述的核酸分子,其中所述分子是载体。


4.分离的核酸分子,其特征为与异源启动子可操作地连接的多核苷酸,其中所述多核苷酸为:SEQIDNO:4;SEQIDNO:4的互补序列,或SEQIDNO:4的反向互补序列。


5.由权利要求1所述的核酸分子编码的核糖核酸(RNA)分子,其中所述RNA分子包含由所述核苷酸序列编码的多核糖核苷酸。


6.根据权利要求5所述的RNA分子,其中所述分子是双链核糖核酸(dsRNA)分子。


7.根据权利要求6所述的dsRNA分子,其中使所述多核糖核苷酸与昆虫害虫接触抑制与所述多核糖核苷酸特异性互补的内源性核酸分子的表达。


8.根据权利要求7所述的dsRNA分子,其中使所述多核糖核苷酸与所述昆虫害虫接触杀死或抑制所述害虫的生长和/或进食。


9.根据权利要求6所述的dsRNA,其包含第一、第二和第三多核糖核苷酸,其中所述第一多核糖核苷酸由所述多核苷酸转录,其中所述第三多核糖核苷酸通过所述第二多核糖核苷酸连接至所述第一多核糖核苷酸,并且其中所述第三多核糖核苷酸基本上是所述第一多核糖核苷酸的反向互补序列,使得所述第一和所述第三多核糖核苷酸在转录成核糖核酸时杂交以形成dsRNA。


10.根据权利要求6所述的dsRNA,其中所述分子包含第一和第二多核糖核苷酸,其中所述第一多核糖核苷酸由所述多核苷酸转录,其中所述第三多核糖核苷酸是与所述第二多核糖核苷酸分开的链,并且其中所述第一和所述第二多核糖核苷酸杂交以形成所述dsRNA。


11.根据权利要求3所述的载体,其中所述载体是植物转化载体,并且其中所述异源启动子在植物细胞中是功能性的。


12.包含权利要求1所述的核酸分子的细胞。


13.根据权利要求12所述的细胞,其中所述细胞是原核细胞。


14.根据权利要求12所述的细胞,其中所述细胞是真核细胞。


15.根据权利要求14所述的细胞,其中所述细胞是植物细胞。


16.包含权利要求1所述的核酸分子的植物。


17.根据权利要求16所述的植物的一部分,其中所述植物部分包含所述核酸分子。


18.根据权利要求17所述的植物部分,其中所述植物部分是种子。


19.由权利要求16所述的植物生产的食品产品或商品产品,其中所述产品包含可检测量的所述多核苷酸。


20.根据权利要求16所述的植物,其中所述多核苷酸在所述植物中表达为双链核糖核酸(dsRNA)分子。


21.根据权利要求15所述的植物细胞,其中所述细胞是来自芸苔属(Brassica)植物物种的细胞。


22.根据权利要求16所述的植物,其中所述植物是芸苔属植物物种。


23.根据权利要求16所述的植物,其中所述多核苷酸在所述植物中表达为双链核糖核酸(dsRNA)分子,并且当昆虫害虫摄入所述植物的一部分时,所述dsRNA分子抑制与所述RNA分子特异性互补的内源性多核苷酸的表达。


24.根据权利要求1所述的核酸分子,其还包含与异源启动子可操作地连接的至少一个另外的多核苷酸,其中所述另外的多核苷酸编码RNA分子。


25.根据权利要求24所述的核酸分子,其中所述分子是植物转化载体,并且其中所述异源启动子在植物细胞中是功能性的。


26.控制昆虫害虫种群的方法,所述方法包括提供包含核糖核酸(RNA)分子的试剂,其在与所述昆虫害虫接触时起作用以抑制所述害虫内的生物学功能,其中所述RNA分子包含与选自以下的靶多核糖核苷酸可特异性杂交的多核糖核苷酸:SEQIDNO:12-15;SEQIDNO:12-15中任一个的互补序列;SEQIDNO:12-15中任一个的反向互补序列;SEQIDNO:13-15中任一个的至少15个连续核苷酸的片段;SEQIDNO:13-15中任一个的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列;SEQIDNO:13-15中任一个的至少15个连续核苷酸的片段的反向互补序列;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物的互补序列;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物的反向互补序列;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物的至少15个连续核苷酸的片段;包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物的至少15个连续核苷酸的片段的互补序列;以及包含SEQIDNO:2-3的PBssrp1编码多核苷酸的转录物的至少15个连续核苷酸的片段的反向互补序列。


27.根据权利要求26所述的方法,其中所述RNA分子是双链RNA(dsRNA)分子。


28.根据权利要求27所述的方法,其中提供所述试剂包括使所述昆虫害虫与包含所述试剂的可喷雾组合物接触或使所述昆虫害虫进食包含所述试剂的RNA诱饵。


29.根据权利要求27所述的方法,其中提供所述试剂为表达所述dsRNA分子的转基因植物细胞。


30.控制昆虫害虫种群的方法,所述方法包括:
提供包含第一和第二多核糖核苷酸的试剂,其在与昆虫害虫接触时起作用以抑制所述昆虫害虫内的生物学功能,其中所述第一多核糖核苷酸包含与选自SEQIDNO:13-15的多核糖核苷酸的约15至约30个连续核苷酸具有约90...

【专利技术属性】
技术研发人员:肯尼·E·纳瓦耿朝现梅根·弗雷普莱姆钱德·甘德拉安德烈亚斯·维尔辛斯卡斯凯瑟琳·D·阳阿比拉什·巴拉钱德兰艾琳·克诺尔雷纳·费舍尔
申请(专利权)人:美国陶氏益农公司弗劳恩霍夫应用研究促进协会
类型:发明
国别省市:美国;US

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