嵌合杀昆虫蛋白制造技术

公开了IRDIG35563植物性杀昆虫毒素、编码所述毒素的多核苷酸、所述毒素控制有害生物的用途以及产生所述毒素的转基因植物。本发明专利技术包括IRDIG35563变体、片段和类似物。

Chimeric insecticidal protein

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】嵌合杀昆虫蛋白相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月26日提交的美国临时申请号62/563,228的优先权，该临时申请通过引用以其全文结合在此。以电子方式提交的序列表的引用所述序列表的官方副本经由EFS-Web作为ASCII格式的序列表以电子方式提交，文件名为“80144_WO_PCT_Sequence_Listing_ST25”，创建于2018年9月25日，且具有17千字节大小，并与本说明书同时提交。包含在所述ASCII格式的文件中的序列表是本说明书的一部分并且通过引用以其整体并入本文。
本专利技术总体上涉及分子生物学领域。更具体地，本专利技术涉及从苏云金芽孢杆菌中发现的植物性杀昆虫蛋白毒素产生的新的杀昆虫蛋白毒素及其在控制昆虫中的用途。
技术介绍
昆虫和其他有害生物每年在作物损失和将这些有害生物处于防控下的费用方面花费农民数十亿美元。除田间作物损失外，昆虫有害生物还对蔬菜和水果种植者、观赏花卉生产者以及家庭园丁造成负担。在农业生产环境中由昆虫有害生物造成的损失包括作物减产，作物质量下降和收获成本增加。昆虫有害生物主要通过大量施用化学杀有害生物剂来控制，所述化学杀有害生物剂通过抑制昆虫生长，防止昆虫摄食或繁殖或引起死亡而具有活性。因此可以达到良好的昆虫控制，但是这些化学物质有时还会影响其他有益的昆虫。广泛使用化学杀有害生物剂引起的另一个问题是出现抗性昆虫群体。通过各种抗性管理措施已部分缓解了这种情况，但是对替代性有害生物防治剂的需求日益增加。诸如表达杀有害生物毒素(如δ-内毒素)的苏云金芽孢杆菌(Bt)菌株的生物有害生物防治剂也已用于作物，效果令人满意，可替代或补充化学杀有害生物剂。已分离出编码其中一些δ-内毒素的基因，并已证明它们在异源宿主中的表达为控制经济上重要的昆虫有害生物提供了另一种工具。特别地，诸如苏云金芽孢杆菌δ-内毒素的杀昆虫毒素在转基因植物中的表达提供了对抗所选昆虫有害生物的有效保护，并且表达这种毒素的转基因植物已经被商业化，从而允许农民减少化学昆虫防治剂的应用。土壤微生物苏云金芽孢杆菌是革兰氏阳性的、产孢细菌，其特征在于伴胞结晶蛋白包涵体。苏云金芽孢杆菌仍然是用于开发掺入植物的杀有害生物剂的新型杀昆虫蛋白的主要来源。在北美玉蜀黍抗昆虫市场中，草地贪夜蛾(秋夜蛾“FAW”)、欧洲玉米螟(欧洲玉米钻孔虫“ECB”)和谷实夜蛾(玉米穗虫“CEW”)是主要的驱动性有害生物，尽管其他地区存在其他主要的昆虫有害生物(例如棉铃虫蛾(棉螟蛉“CBW”或玉米穗虫“CEW”))以及其他次要但重要的昆虫有害生物物种。Bt毒素占市售生物杀昆虫剂产品的90％以上，并且基本上是已被开发出提供昆虫摄食抗性的转基因作物的全部基因来源。Bt细菌产生杀昆虫性δ-内毒素，包括晶体(Cry)、细胞毒素(Cyt)和植物性杀昆虫蛋白(VIP)毒素，这取决于它们的基因和蛋白质结构而定。Cry毒素在芽孢形成过程中以不溶性结晶蛋白的形式产生。另一方面，VIP毒素在Bt细菌生长的营养阶段期间以可溶性蛋白产生。VIP蛋白在结构上不同于Cry蛋白，但与Cry毒素具有共同的特性，即作为作用于位于昆虫中肠中的细胞的成孔剂。VIP蛋白的分类以前是基于它们的靶昆虫类型。当前使用的命名法是基于氨基酸序列同源性而非昆虫特异性来系统地将VIP基因分类。Crickmore,N.,Baum,J.,Bravo,A.,Lereclus,D.,Narva,K.,Sampson,K.,Schnepf,E.,Sun,M.和Zeigler,D.R.“Bacillusthuringiensistoxinnomenclature[苏云金芽孢杆菌毒素命名法]”(2016)；http://www.btnomenclature.info/；和http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/vip.html。继续使用化学和生物试剂来控制昆虫有害生物增加了昆虫对这种控制措施产生抗性的机会。而且，生物防治剂的高选择性通常导致每种试剂仅控制少数特定昆虫有害生物。尽管抗ECB的转基因玉米取得了成功，但抗性昆虫群体发展的可能性威胁了Cry蛋白在ECB控制中的长期耐久性，并创造了发现和开发新的Cry或其他类型的生物防治剂来控制ECB和其他有害生物的需求。仍然需要发现和开发新的有效的有害生物防治剂，其为农民提供经济利益并且是环境可接受的。特别需要靶向广谱的经济上重要的昆虫有害生物的防治剂，这些防治剂有效地控制对现有昆虫防治剂具有抗性或会变得具有抗性的昆虫群体，并且与当前防治剂相比具有相同或更高效力。
技术实现思路
本专利技术提供了杀昆虫性嵌合VIP毒素(包括命名为IRDIG35563(SEQIDNO:2)的蛋白毒素，该蛋白毒素是基于VIP3Ab1的前613个氨基酸残基和另一种VIP毒素(IRDIG35563的变体)的C末端部分构建的)，编码这些嵌合毒素的核酸，使用这些毒素控制有害生物的方法，在转基因宿主细胞中产生这些毒素的方法以及表达这些毒素的转基因植物。本专利技术进一步提供了重组核酸构建体，其包含一个或多个驱动编码SEQIDNO:2的核酸序列和选自由SEQIDNO:1，SEQIDNO:3，和SEQIDNO:4组成的组的核酸序列表达的异源调节元件。在另一个实施例中，本专利技术提供了核酸构建体，其包含编码IRDIG35563嵌合昆虫毒素的核苷酸序列，所述核苷酸序列可操作地连接至一个或多个调节区如启动子，所述调节区不是源自Bt并且能够在宿主细胞，优选植物细胞中驱动表达。本专利技术包括包含SEQIDNO:2的残基1至789的杀昆虫性嵌合毒素，以及包含这种核酸构建体的植物或植物部分。本专利技术进一步提供了植物或植物部分，其中嵌合毒素对选自由以下组成的组的昆虫具有杀昆虫活性：甜菜夜蛾(甜菜粘虫，BAW)、亚热带粘虫(南方夜蛾，SAW)、草地贪夜蛾(秋夜蛾，FAW)、抗Cry1F的草地贪夜蛾(rFall夜蛾，rFAW)、谷实夜蛾(玉米穗虫，CEW)、大豆夜蛾(大豆尺蠖，SBL)、黎豆夜蛾(绒毛豆毛虫，VBC)、烟芽夜蛾(烟青虫，TBW)和棉铃虫(棉螟蛉，CBW)。本专利技术还提供了一种用于控制易感昆虫的方法，其包括使所述昆虫的肠道与有效量的所公开的嵌合毒素接触，以及一种用于控制昆虫有害生物群体的方法，其包括使所述有害生物群体的个体的肠道与杀昆虫有效量的所公开的嵌合毒素接触。还提供了一种产生昆虫抗性或昆虫耐受性植物的方法，其包括用包含稳定地在植物基因组引入中公开的DNA构建体的转基因植物育种非转基因植物，并选择含有所公开的核酸构建体的后代。序列说明SEQIDNO:1是编码IRDIG35563的嵌合DNA序列。SEQIDNO:2是IRDIG35563的嵌合蛋白毒素序列。SEQIDNO:3是编码IRDIG35563的玉蜀黍优化的高GC含量的DNA序列。SEQIDNO:4是编码IRDIG35563的大豆最偏好的密码子优化的DNA序列。具体实施方式定义如本文所用的，单数形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重组核酸构建体，所述重组核酸构建体包含一个或多个异源调节元件，所述异源调节元件驱动编码与SEQ ID NO:2的多肽序列具有至少95％序列同一性的多肽的核酸序列的表达。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 US 62/563,2281.一种重组核酸构建体，所述重组核酸构建体包含一个或多个异源调节元件，所述异源调节元件驱动编码与SEQIDNO:2的多肽序列具有至少95％序列同一性的多肽的核酸序列的表达。


2.根据权利要求1所述的构建体，其中所述核酸序列选自由SEQIDNO:1、SEQIDNO:3和SEQIDNO:4组成的组。


3.一种杀昆虫嵌合毒素，所述杀昆虫嵌合毒素包含SEQIDNO:2的残基1至789。


4.根据权利要求3所述的杀昆虫嵌合毒素，所述杀昆虫嵌合毒素由SEQIDNO:2组成。


5.一种植物或植物部分，所述植物或植物部分包含根据权利要求1所述的核酸构建体。


6.一种植物或植物部分，所述植物或植物部分包含根据权利要求2所述的核酸构建体。


7.根据权利要求5所述的植物部分，其中所述植物部分是种子。


8.根据权利要求6所述的植物部分，其中所述植物部分是种子。


9.根据权利要求5所述的植物或植物部分，其中所述核酸构建体编码嵌合毒素，所述嵌合毒素对选自以下的一种或多种昆虫具有杀昆虫活性：甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)(甜菜粘虫，BAW)、亚热带粘虫(Spodopteraeridania)(南方夜蛾，SAW)、草地贪夜蛾(Spodopterafrugiperda)(秋夜蛾，FAW)、抗性草地贪夜蛾(resistantSpodopterafrugiperda)(秋夜蛾，FAW)、谷实夜蛾(Helicoverpazea)(玉米穗虫，CEW)、大豆夜蛾(Pseudoplusiaincludens)(大豆尺蠖，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·扎克，M·索普科，J·M·哈斯勒，
申请(专利权)人：美国陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国;US