[发明专利]一种抗稻褐飞虱的杀虫蛋白HY131c及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种抗稻褐飞虱的杀虫蛋白及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质，包括Cry1Ac的结构域I、Cry30Fa1结构域II及Cry1Ac结构域III；为将所述Cry1Ac蛋白中的结构域II替换为所述Cry30Fa1蛋白的结构域II得到的蛋白质。本发明的实验证明，本发明提供的新型杀虫蛋白对稻褐飞虱有高毒力，为水稻抗稻褐飞虱提供了新的策略，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种抗稻褐飞虱的杀虫蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

水稻是世界范围内重要的粮食作物，然而水稻的病虫害严重影响了水稻的生产。随着转 Cry1Ab及Cry1Ac等Bt蛋白水稻株系的推广种植预期可有效的防治鳞翅目和鞘翅目害虫的危 害(Shu,Ye et al.2000,Breitler,Vassal et al.2004,Cohen,Chen etal.2008)。 但是，也不可避免的促进了非靶标害虫昆虫如褐飞虱的种群数量和危害程度(Chen et al. 2011)。因此，创制发展对稻褐飞虱等害虫有高毒力的新型杀虫基因迫在眉睫。

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis简称Bt)是一种土壤杆菌，它在逆境条件 下会形成芽孢并产生伴胞晶体，伴孢晶体由不同种Cry蛋白组成(亦被称为δ内毒素；δ -Endotoxins)，其对鳞翅目、鞘翅目、双翅目等多种害虫具有杀虫活性(Bravo,Likitvivatanavong et al.2011)。Cry蛋白的杀虫活性区通常由三个结构域组成，其中结构域I主要负责在昆虫中肠膜上形成孔洞，结构域II主要负责与昆虫中肠膜上受体结合，由此确定毒素特异性，结构域III的功能比较复杂，包括维持蛋白质的稳定性、协助结构域I在膜上穿孔及协助结构域II与膜上受体结合等等。通过对不同Cry蛋白的结构域II互换，会产生对某种害虫毒性增强的新的杀虫蛋白，因此通过结构域互换产生新的杀虫蛋白的方法 被广泛的应用于Cry蛋白的改造(Saraswathy and Kumar 2004,Florez,Osorio etal.2012)。

Cry蛋白对害虫的毒力非常高，且杀虫谱很窄，某一特定的Cry蛋白通常只对一种或几 种昆虫起作用而对非靶标害虫及人畜完全无害。鉴于Cry蛋白的高效性和安全性，Cry基因 也成为目前应用最广的用于抗虫转基因作物的杀虫基因(Romeis,Meissle etal.2006, Sanahuja,Banakar et al.2011)。然而，目前所发现的Cry蛋白主要是针对鳞翅目、鞘翅 目和双翅目等害虫，对具有刺吸式口器的半翅目昆虫没有明显毒性(Chouguleand Bonning 2012)。鉴于稻褐飞虱对水稻生产的重大危害，迫切的需要研发针对此类害虫的新型抗性基因。

发明内容

本发明的一个目的是提供抗稻褐飞虱的杀虫蛋白及其编码基因。

本发明提供的蛋白质，为HY131c，包括Cry1Ac的结构域I、Cry30Fa1结构域II及Cry1Ac 结构域III。

该蛋白为将所述Cry1Ac蛋白中的结构域II替换为所述Cry30Fa1蛋白的结构域II得到 的蛋白质。

根据本发明，如在此定义的通过交换Cry1Ac及Cry30Fa1的结构域II，设计了相比于 Cry1Ac及Cry30Fa1具有实质上改变的生化特性及杀虫活性的HY131c蛋白。