[发明专利]杀虫基因及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种杀虫基因及其用途，特别是涉及一种改造的Vip3Aa-02杀虫基因及Vip3A蛋白质控制大螟害虫的用途。

背景技术

玉米和水稻是中国重要的粮食作物，每年因植物虫害造成的粮食损失巨大，例如小地老虎、大螟等，更甚者影响到当地人口的生存状况。大螟（Sesamia inferens）属鳞翅目夜蛾科，为杂食性害虫，除为害玉米外，还为害水稻、甘蔗、高梁等禾本科作物，广泛分布于我国中部与东南部，特别是陕西、河南以南的大部稻区。大螟幼虫蛀入作物茎内为害，可造成枯心苗或整株死亡，其蛀孔一般较大，并有大量虫粪排出茎外，以低洼地及麦套玉米地发生重，且夏玉米发生重于春玉米。为了防治大螟，人们通常采用的主要防治方法有：农业防治、化学防治和生物防治。

农业防治是把整个农田生态系多因素的综合协调管理，调控作物、害虫、环境因素、创造一个有利于作物生长而不利于大螟发生的农田生态环境。如利用处理大螟越冬寄主、改革耕作制度、种植抗大螟品种、种植诱集田和间作等措施降低大螟的危害。因农业防治必须服从作物布局和增产的要求，应用有一定的局限性，不能作为应急措施，在大螟爆发时就显得无能为力。

化学防治即农药防治，是利用化学杀虫剂来杀灭害虫，是大螟综合治理的重要组成部分，它具有快速、方便、简便和高经济效益的特点，特别是大螟大发生的情况下，是必不可少的应急措施，它可以在大螟造成危害前将其消灭。目前化学防治方法主要有颗粒剂、撒毒土、药液喷雾、封垛熏蒸秸秆垛内越冬成虫等。但化学防治也有其局限性，如使用不当往往会导致农作物发生药害、害虫产生抗药性，以及杀伤天敌、污染环境，使农田生态系统遭到破坏和农药残留对人、畜的安全构成威胁等不良后果。

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。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，并且不论大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。Vip3A杀虫蛋白是众多杀虫蛋白中的一种，是由蜡状芽孢杆菌产生的特异性蛋白质。

Vip3A蛋白通过激发凋亡类型的细胞程序性死亡对敏感性昆虫具有毒杀效应。Vip3A蛋白在昆虫肠道内被水解为4种主要蛋白产物，其中只有一种蛋白水解产物（33KD）为Vip3A蛋白的毒性核心结构。Vip3A蛋白结合敏感昆虫的中肠上皮细胞，启动细胞程序性死亡，造成中肠上皮细胞的溶解导致昆虫死亡。对非敏感昆虫不产生任何病症，不会导致中肠上皮细胞的凋亡和溶解。

已证明Vip3A蛋白可以抵挡小地老虎、草地贪夜蛾、玉米夜蛾等多种鳞翅目昆虫害虫侵害，且目前鲜有依据植物的偏好密码子对Vip3A杀虫蛋白的氨基酸和/或核苷酸序列进行改造的研究，尤其是针对单子叶植物（如玉米）以提高其在植物中的表达水平和效果；同时至今尚无关于通过产生表达Vip3A蛋白的转基因植株来控制大螟对植物危害的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种杀虫基因及其用途，其是依据玉米的偏好密码子而进行的优化改造，使得Vip3Aa-02杀虫蛋白在植物中（尤其为玉米和水稻）具有较高的表达量和毒力，同时表达Vip3A蛋白的转基因植株具有控制大螟害虫的用途，有效克服现有技术农业防治、化学防治和生物防治等技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种杀虫基因，其核苷酸序列包括：

（a）具有SEQ ID NO:4所示的核苷酸序列；或

（b）与（a）的核苷酸序列同类编码，且不为SEQ ID NO:22；或

（c）在严格条件下与（a）或（b）限定的核苷酸序列杂交且编码具有杀虫活性的蛋白质的核苷酸序列。

所述严格条件可为在6×SSC（柠檬酸钠）、0.5%SDS（十二烷基硫酸钠）溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1%SDS和1×SSC、0.1%SDS各洗膜1次。

为实现上述目的，本发明还提供了一种表达盒，包含在有效连接的调控序列调控下的所述杀虫基因。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包含所述杀虫基因或所述表达盒的重组载体。