[发明专利]一种植物抗虫蛋白及其编码基因和应用

说明书

本申请公开了一种用于植物抗虫的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列为SEQ ID NO:3。同时还提供了该抗虫蛋白的编码基因SEQ ID NO:1。本发明进一步提供了上述抗虫蛋白和基因在抗地老虎中的应用。本发明提供的抗虫蛋白和基因能够提供更好的地老虎抗性和草地贪夜蛾抗性。

技术领域

本申请涉及基因工程生物防治技术领域，具体而言涉及人工改造的抗虫基因mCry1Fa、其编码表达形成的以后的蛋白质，以及在植物抗虫方面的应用。

背景技术

生物防治是利用某些有益生物或生物代谢产物来控制害虫种群数量，以达到降低或消灭害虫的目的，如用赤眼蜂或白僵菌防治草地螟。其特点是对人、畜安全，对环境污染少，对某些害虫可达到长期控制的目的；但是效果常不稳定，并且不论草地螟发生轻重均需同样投资进行。为了解决农业防治、化学防治、物理防治和生物防治在实际应用中的局限性，科学家们经过研究发现将编码杀虫蛋白的抗虫基因转入植物中，可获得一些抗虫转基因植物以防治植物虫害。

Bt基因编码杀虫晶体蛋白，来自苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，该菌为革兰氏阳性土壤杆菌，属于芽孢杆菌属，其菌体为短杆状，生鞭毛，单生或形成短链。它在芽孢形成过程中产生称为δ-内毒素的杀虫伴胞晶体蛋白(控制合成这种蛋白质的基因在质粒上)，这些蛋白对鳞翅目、双翅目、鞘翅目、膜翅目等多种昆虫具有特异性的杀虫活性。

1981年Schenpf和Whiteley从苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)中克隆了第一个编码δ-内毒素的cry基因Cry1Aa1。1985年Adang,M.J等从苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)中克隆了Cry1Ac基因，1986年Wabiko,H.等人从苏云金芽孢杆菌中克隆了cry1Ab基因，该基因编码1155个氨基酸，是目前产业化应用较为广泛的抗虫基因。1991年Chambers,J克隆了cry1Fa基因。截止到目前，已确定千余种苏云金芽孢杆菌菌系及万余种的杀虫晶体蛋白。

地老虎发育进度中有多个作为幼虫的龄期。虽然较后龄期幼虫咬噬幼苗产生最明显的损害和经济损失，但食叶通常造成农作物诸如玉米的减产。在接近晚期龄期时(例如第三至四龄)，幼虫开始咬噬植株或植株部分，特别是幼苗。由于进食方式的改变，在极少早期警告信号的情况下能够不可预见地形成造成经济损失的种群。大的地老虎每天可破坏数株幼苗，并且严重的害虫侵袭可除去整个群丛的农作物。地老虎的夜间习惯和向地下挖洞的行为也使观测和治理很成问题。

小地老虎(The black cutworm)(Agrotis ipsilon(Hufnagel)；鳞翅目(Lepidoptera)：夜蛾科(Noctuidae))是多种农作物包括玉米、棉花、十字花科芸苔属蔬菜(白菜(Brassica)，青花椰菜，甘蓝，大白菜)以及草坪的严重害虫。次级宿主植物包括甜菜根，辣椒，鹰嘴豆，faba beans，莴苣，紫花苜蓿(lucerne)，洋葱，马铃薯，萝卜，油菜，水稻，大豆，草莓，甜菜，烟草，番茄，以及森林树木。在北美洲，地老虎属(Agrotis)的害虫以苜蓿，玉米(maize)，烟草，大麻，洋葱，草莓，黑莓，覆盆子，紫花苜蓿(alfalfa)，大麦，豆类，甘蓝，燕麦，豌豆，马铃薯，红薯(sweetpotatoes)，番茄，花园花卉，草，紫花苜蓿(lucern)，玉米(maize)，芦笋，葡萄，几乎所有类型的叶子、野草和许多其它农作物和花园植物为食。