[发明专利]一种杀虫蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，特别涉及一种杀虫蛋及其编码基因与应用。

背景技术

虫害是造成农作物严重减产的一个主要因素，防治农业害虫最常见的手段就是使用广谱化学杀虫剂和一些生物杀虫剂。化学杀虫剂多具有广谱、高毒的特点，在杀死目标害虫的同时往往将很多益虫一起杀死，严重破坏生态平衡，并对环境造成严重污染；另一方面，农药残留对人类、牲畜的健康也造成严重威胁。生物杀虫剂具有易降解、与环境高度相容的特点，但在生产上需要重复施用，大大增加生产成本。为了弥补化学杀虫剂和生物杀虫剂在农业生产应用中的弊端，科学家们将能编码杀虫蛋白的基因导入到植物体内，培育出多种转基因植物。自1996年至今，已经有多种转Bt基因杀虫作物获得批准进行商业化生产，但这些抗虫转基因作物多使用Cry1A类杀虫蛋白基因，杀虫蛋白基因的单一化、大面积使用加速害虫抗性的产生，制约了转Cry1A类抗虫转基因作物的应用年限。因此，需要不断寻找高毒力、且与已经使用的杀虫蛋白基因无交互抗性的新的基因以延缓害虫抗性的产生。

目前，人们已经克隆了数百种Bt杀虫蛋白基因，但这些杀虫蛋白基因真正能应用于生产的却屈指可数，其原因主要是毒力较低，容易使害虫产生抗性；其次，多数基因存在不同程度的交互抗性。贺明霞等的研究结果表明Cry1Ie与Cry1Ab、Cry1Ac及Cry1Fa三种毒素不存在交互抗性，但Cry1Ab和Cry1Ac的交互抗性较高，Cry1Fa与Cry1Ab和Cry1Ac也存在一定程度的交互抗性(He，2013)。Gassmann等的研究结果表明孟山都公司培育的杀虫玉米转化事件MON88017中所使用的杀虫蛋白基因Cry3Bb1与先正达公司培育的杀虫玉米转化事件MIR604中所使用的杀虫蛋白基因mCry3A存在交互抗性，这使西方玉米根虫在两种玉米商业化使用三年内就对两种杀虫蛋白基因产生了严重的抗性，对玉米生产造成严重损失(Gassmann,2014)。除此之外，杀虫蛋白基因克隆资源的日渐匮乏也给基因克隆造成很大难度。以上因素都增加了具有应用潜力杀虫蛋白基因克隆的难度。

Cry1I类Bt蛋白对害虫有很好的杀虫活性。Cry1Ia1基因编码的杀虫晶体蛋白对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有毒害作用，已用于培育抗马铃薯块茎蛾的转基因马铃薯如SpuntaG2及抗大豆食心虫的转基因大豆。Cry1Ie基因编码的杀虫晶体蛋白对鳞翅目害虫如小菜蛾、玉米螟有很高的抗性，且与商业化应用的一些抗虫基因不存在交互抗性。转Cry1Ie基因抗虫玉米高抗亚洲玉米螟，而且可以有效杀死对Cry1Ac蛋白产生抗性的棉铃虫，具有重大应用价值(Zhang，2013)。但Cry1Ie蛋白的毒力比杀虫蛋白Cry1Ac低，在某种程度上限制了其应用。因此，有必要对其进行改造，进一步提高Cry1Ie杀虫蛋白的毒力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有研究中存在的上述缺陷，提供一种毒力显著高于Cry1Ie、Cry1Ia的一种新型杀虫蛋白基因及其编码蛋白。

为了实现本发明的目的，本发明首先提供一种杀虫蛋白Cry1m7，所述杀虫蛋白由SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列组成。

应当理解的是，本领域技术人员可以根据SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列在不影响其活性的条件下，对该序列进行取代、缺失或插入一个或几个氨基酸序列以获得具有同等活性的蛋白质。

本发明的发明人以Cry1Ie(GenBank：AF211190.1)和Cry1Ia1(GenBank：X62821.1)为参考序列，进行结构域改造，得到重组杀虫蛋白Cry1m7。

本发明还提供了编码所述蛋白的基因，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。

本发明所提供的基因包括所述蛋白相应的编码核酸序列。应当理解的是，由于密码子具有简并性以及不同物种密码子所具有的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。在本发明中，所述核苷酸序列采用了玉米偏爱性密码子。

本发明还提供了所述基因的表达载体，其中，所述表达载体包括诱导表达载体和植物表达载体。

本发明还提供了含有所述基因的工程菌。

本发明还提供了基因Cry1m7在转化植物中的应用。

进一步地，所述应用是在植物体内表达所述杀虫蛋白的编码基因，提高植物的抗害虫能力。

进一步地，所述植物包括玉米、水稻、棉花、大豆、高粱。

进一步地，所述害虫为鳞翅目害虫，包括但不限于亚洲玉米螟、棉铃虫和粘虫。