[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PIC1-01杀虫基因及其用途。

背景技术

植物虫害是导致农作物损失的主要因素，给农民造成重大的经济损失，甚至影响到当地人口的生存状况。为了防治植物虫害，人们通常使用广谱化学杀虫剂和生物杀虫制剂，但二者在实际应用中都具有局限性：化学杀虫剂会带来环境污染的问题，并导致抗药性昆虫的出现；而生物杀虫制剂在环境中容易降解，在生产上需要重复施用，大大增加了生产成本。

为了解决化学杀虫剂和生物杀虫制剂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。PIC1杀虫蛋白是众多杀虫蛋白中的一种，是不溶性伴孢结晶蛋白。

PIC1蛋白被昆虫摄入进入中肠，毒蛋白原毒素被溶解在昆虫中肠的碱性环境下。蛋白N-和C-末端被碱性蛋白酶消化，将原毒素转变成活性片段；活性片段和昆虫中肠上皮细胞膜上表面上受体结合，插入肠膜，导致细胞膜出现穿孔病灶，破坏细胞膜内外的渗透压变化及pH平衡等，扰乱昆虫的消化过程，最终导致其死亡。

水稻是中国主要的粮食作物，每年因植物虫害造成的粮食损失巨大，例如二化螟、三化螟、东方黏虫或大螟等。已证明PIC1蛋白可以抵挡多种鳞翅目昆虫害虫（如二化螟、大螟等）的侵害，且目前鲜有依据植物的偏好密码子对PIC1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（如水稻）以提高其在植物中的表达水平和效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种杀虫基因及其用途，其是依据水稻的偏好密码子而进行的优化改造，使得PIC1-01杀虫蛋白在植物中（尤其为水稻）具有较高的表达量和毒力。

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:1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:5；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。

为实现上述目的，本发明还提供了一种产生杀虫蛋白质的方法，包括：

获得包含所述杀虫基因或所述表达盒的转基因宿主生物的细胞；

在允许产生杀虫蛋白质的条件下培养所述转基因宿主生物的细胞；

回收所述杀虫蛋白质。

进一步地，所述转基因宿主生物包括植物细胞、动物细胞、细菌、酵母、杆状病毒、线虫或藻类。

优选地，所述植物为玉米、大豆、棉花、水稻或小麦。

为实现上述目的，本发明还提供了一种用于增加昆虫靶范围的方法，包括：将所述杀虫基因编码的杀虫蛋白质或所述表达盒编码的杀虫蛋白质在植物中与至少一种不同于所述杀虫基因编码的杀虫蛋白质或所述表达盒编码的杀虫蛋白质的第二种杀虫核苷酸一起表达。

进一步地，所述第二种杀虫核苷酸可以编码Cry类杀虫蛋白质、Vip类杀虫蛋白质、蛋白酶抑制剂、凝集素、α-淀粉酶或过氧化物酶。

可选择地，所述第二种杀虫核苷酸为抑制目标昆虫害虫中重要基因的dsRNA。

在本发明中，PIC1-01杀虫蛋白在一种转基因植物中的表达可以伴随着一个或多个Cry类杀虫蛋白质和/或Vip类杀虫蛋白质的表达。这种超过一种的杀虫毒素在同一株转基因植物中共同表达可以通过遗传工程使植物包含并表达所需的基因来实现。另外，一种植物（第1亲本）可以通过遗传工程操作表达PIC1-01杀虫蛋白，第二种植物（第2亲本）可以通过遗传工程操作表达Cry类杀虫蛋白质和/或Vip类杀虫蛋白质。通过第1亲本和第2亲本杂交获得表达引入第1亲本和第2亲本的所有基因的后代植物。