[发明专利]组合使用Cry1Fa和Cry1Ab蛋白用于控制Cry抗性蔗螟和用于甘蔗中的昆虫抗性管理

说明书

发明背景

人们每年要花费数十亿美元用于控制害虫，并且它们还会造成另外数十亿美元的损失。合成的有机化学杀虫剂为用于控制害虫的主要工具，但是在一些区域，生物杀虫剂，例如来自苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)(Bt)的杀虫蛋白，发挥着重要的作用。通过转化Bt杀虫蛋白基因产生昆虫抗性植物的能力给现代农业带来了革命，并提高了杀虫蛋白及其基因的重要性和价值。

已经有数种Bt蛋白用于产生抗昆虫的转基因植物，它们现在已经被成功地注册并商业化。这些包括谷物/玉米(corn)中的Cry1Ab,Cry1Ac,Cry1F和Cry3Bb，棉花中的Cry1Ac和Cry2Ab，和马铃薯中的Cry3A。

表达这些蛋白的商业产品表达单一的蛋白，但是在如下情况下例外，即期望2种蛋白的组合杀虫谱(例如在玉米中组合Cry1Ab和Cry3Bb以分别提供对鳞翅目害虫和食根昆虫的抗性)，或者蛋白的独立作用使它们可用作在易感昆虫群体中延迟抗性产生的工具(例如在棉花中组合Cry1Ac和Cry2Ab以提供对烟草青虫(tobacco budworm)的抗性管理)。

也就是说，昆虫抗性转基因植物的一些品质虽然使这种技术被快速而广泛地采用，但是也带来了担忧，即害虫群体可能对这些植物所产生的杀虫蛋白产生抗性。已经提出了多种策略用于防止(preserve)基于Bt的昆虫抗性性状的效用，包括以高剂量使用蛋白质并与庇护所组合，不同毒素交替使用或者共使用(McGaughey等.(1998),“B.t.Resistance Management,”Nature Biotechnol.16:144-146)。

被选择用于IRM混杂的蛋白质需要独立地发挥其杀虫效果，从而对一种蛋白质产生的抗性不会赋予对第二种蛋白质的抗性(即对于蛋白质无交叉抗性)。如果例如选择对“蛋白A”有抗性的害虫群体对“蛋白B”敏感，则我们可以得出结论，蛋白A和蛋白B无交叉抗性并且它们的组合可有效延迟对单一蛋白A的抗性。

当没有抗性昆虫群体时，可以基于假定与作用机制和交叉抗性潜力相关的其它特征进行评估。已经有提议使用受体介导的结合来鉴定可能不会显示交叉抗性的杀虫蛋白(van Mellaert等1999)。在这种方法中固有的缺少交叉抗性的关键预测子(predictor)是杀虫蛋白在敏感昆虫物种中不会竞争受体。

在两种B.t.Cry毒素竞争相同受体的情况下，如果昆虫中的受体发生突变使得毒素之一不再与该受体结合从而对该昆虫不再具有杀虫性，则也可能的情况是昆虫对第二种毒素(其竞争性结合相同的受体)也有抗性。然而，如果两种毒素结合两种不同的受体，这可以指示昆虫不会同时对这两种毒素具有抗性。

Cry1Fa可用于控制许多鳞翅目害虫物种，包括欧洲玉米螟(ECB;Ostrinia nubilalis(Hübner))和秋粘虫(FAW;Spodoptera frugiperda)，并且对蔗螟(SCB;Diatraea saccharalis)有活性。

Cry1Fa蛋白，如在含有事件TC1507的谷物/玉米植物中产生的，负责用于FAW控制的工业领先的昆虫抗性性状。Cry1Fa进一步被配置在SmartStax^TM和WideStrike^TM产品中。

使用Cry1Fa蛋白进行(竞争性或同源性)受体结合研究的能力受到了限制，因为可以获得的用于标记蛋白以在受体结合测定法中进行检测的常用技术会趋于使Cry1Fa蛋白的杀虫活性失活。

Cry1Ab和Cry1Fa是目前在转基因谷物/玉米中(分开)使用的用于保护植物免于多种害虫的杀虫蛋白。这些蛋白提供保护的谷物/玉米中的关键害虫是欧洲玉米螟(ECB)。US 2008/0311096部分地涉及使用Cry1Ab控制Cry1F抗性ECB群体。

发明内容

本发明部分地涉及令人惊讶的发现，即Cry1Fa对于针对Cry1Ab有抗性的蔗螟(SCB)群体非常有活性。本领域的技术人员会意识到这一公开的益处，产生Cry1Fa和Cry1Ab(包括其杀虫部分)的甘蔗植物可用于延迟或防止SCB对这些杀虫蛋白单独的任何一个产生抗性。

发明详述