[发明专利]用于管理植物中的昆虫害虫的四种VIP和CRY蛋白毒素的组合

说明书

主题发明包括用于控制鳞翅目害虫，特别是大豆夜蛾(大豆尺蠖)和黎豆毛虫(黎豆夜蛾)昆虫的方法和植物。所述植物，优选大豆植物，包含Cry1Ca、Cry1Ea、Cry2Aa和Vip3Ab1杀虫蛋白的组合。描述了使用所述植物来延迟或预防昆虫产生抗性的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月19日提交的题为“COMBINATION OF FOUR VIP AND CRYPROTEIN TOXINS FOR MANAGEMENT OF INSECT PESTS IN PLANTS”的美国临时申请No.62/324,490的权益，该临时申请的公开内容以引用的方式并入。

技术领域

本发明整体涉及应用于农业科学的分子生物学领域。更具体地讲，某些实施方案涉及使用DNA区段在植物中进行杀虫蛋白表达的方法。公开了在转基因植物细胞和植物中结合保护剂的植物开发中使用核酸区段的方法。

背景技术

每年需要花费数十亿美元来控制昆虫害虫，并且这些昆虫害虫对商业化行播作物带来的损害还造成了数十亿美元的损失。合成的有机化学杀昆虫剂已成为用于控制昆虫害虫的主要工具，但是生物杀昆虫剂，诸如来源于苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,B.t.)的杀虫蛋白，在一些地区发挥着重要作用。通过用B.t.杀虫蛋白基因进行转化来产生抗虫植物的能力已经彻底改变了现代农业，并且提高了杀虫蛋白及其基因的重要性和价值。

迄今为止，已经使用若干B.t.蛋白来产生已经成功注册和商业化的抗虫转基因植物。这些蛋白包括玉米中的Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F和Cry3Bb，棉花中的Cry1Ac和Cry2Ab以及马铃薯中的Cry3A。除了以下情况外，表达这些蛋白的商业产品均表达单一蛋白质：希望得到两种蛋白质的组合杀虫谱(例如，玉米中的Cry1Ab和Cry3Bb相组合分别提供对鳞翅目害虫和根虫的抗性)，或蛋白质的独立作用使其可用作延迟在敏感昆虫群体中产生抗性的工具(例如，棉花中的Cry1Ac和Cry2Ab相组合为烟草夜蛾提供抗性管理)。另见美国专利申请公开No.2009/0313717，其涉及Cry2蛋白加上Vip3Aa、Cry1F或Cry1A用于控制玉米穗夜蛾(Helicoverpa zea)或番茄夜蛾(Helicoverpa armigera)。WO 2009/132850涉及用于控制草地夜蛾(Spodoptera frugiperda)的Cry1F或Cry1A和Vip3Aa。美国专利申请公开No.2008/0311096部分地涉及用于控制抗Cry1F的ECB的Cry1Ab。WO 2011/084634A1涉及用于控制秋粘虫的Vip3Ab和Cry1Ca。

抗虫转基因植物的广泛使用已引起害虫群体将对这些由植物产生的杀虫蛋白产生抗性的问题。已经提出了几种策略来保持基于B.t.的昆虫抗性性状的效用，它们包括以高剂量与庇护(refuge)相结合来使用蛋白质，以及不同毒素的交替或共用(McGaughey等人,(1998),“B.t.Resistance Management,”Nature Biotechnol.16:144-146)。

选择用于昆虫抗性管理(IRM)堆叠的蛋白质需要独立地发挥其杀虫作用，使得对一种蛋白质毒素产生的抗性不赋予对第二种蛋白质毒素的抗性(例如，不存在对蛋白质毒素的交叉抗性)。如果例如对“蛋白质A”具有抗性的害虫群体对“蛋白质B”敏感，则可以得出以下结论：不存在交叉抗性，并且蛋白质A和蛋白质B的组合将有效延迟对单独的蛋白质A的抗性。

在不存在抗性昆虫群体的情况下，可以根据与作用机制和交叉抗性可能性相关的其他特征进行评估。已经提出将受体介导的结合用于鉴定可能不表现出交叉抗性的杀虫蛋白(美国专利号5,866,784)。该方法固有的对缺乏交叉抗性的关键预测指标在于杀虫蛋白不竞争敏感昆虫物种中的受体。