[發明專利]轉基因植物中的棉鈴蟲昆蟲抗性管理

無效

• 申請號: 200980122165.3
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN102066566A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: C·S·赫爾南德茨;A·范弗里埃特;J·范里;J·F·曼扎納羅
• 申請（專利權）人: 拜爾生物科學公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00;A01H5/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 黃革生;林柏楠

發明領域

本發明涉及植物病蟲害防治領域，特別是昆蟲的防治。本發明涉及在昆蟲抗性管理計劃中使用轉基因植物細胞和植物，其中所述細胞和植物的基因組(或更典型地，前驅(predecessor)植物細胞或植物)已被提供了至少兩個基因，每個基因編碼對谷實夜蛾(Helicoverpa?zea)或棉鈴實夜蛾(Helicoverpa?armigera)具有殺蟲性的不同蛋白質，其中這些蛋白質可飽和地結合此類昆蟲物種的刷狀緣膜，所述蛋白質為：a)Cry2A蛋白和b)Cry1A、Cry1F或VIP3A蛋白，例如VIP3A、Cry1Ac、Cry1Ab或Cry1A.105蛋白。在一個實施方案中，此類植物用于延緩或防止棉鈴蟲(cotton?bollworm)群體出現對農作物的抗性。

另外，本發明提供了同時或相繼使用Cry2A蛋白和VIP3A、Cry1A或Cry1F蛋白或表達此類Cry2A蛋白和VIP3A、Cry1A或Cry1F蛋白的植物，以延緩或防止棉鈴蟲，特別是谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾，的抗性出現。

此類轉化的植物比用單個殺蟲蛋白基因轉化的植物或用Cry1F-和Cry1A-編碼基因轉化的植物具有優勢，尤其是在延緩或防止棉鈴蟲群體出現針對此類植物所表達的殺昆蟲蛋白的抗性方面。

本發明還涉及用于生產轉基因植物、特別是玉米、棉花、稻、大豆、高粱、番茄、向日葵和甘蔗的方法，所述轉基因植物包括至少兩個不同的殺昆蟲Cry蛋白，這些蛋白顯示對谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾幼蟲中腸刷狀緣中的結合位點無競爭結合。在植物中同時表達編碼Cry2A蛋白和VIP3A、Cry1F或Cry1A蛋白、特別是VIP3Aa、Cry1Ab或Cry1Ac蛋白的嵌合基因，在防止或延緩棉鈴蟲群體對此類植物中表達的殺昆蟲蛋白出現抗性方面特別有用。

本發明進一步涉及用于防止或延緩谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾群體對表達VIP3或Cry1A和/或Cry1F蛋白的轉基因植物出現抗性的方法，其包括提供還具有表達Cry2A蛋白的基因的此類植物。由于Cry2A蛋白和Cry1A或VIP3或Cry1F蛋白對谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾幼蟲的中腸刷狀緣中的特異性結合位點無競爭，所以這些組合可以用于獲得對抗所述幼蟲的長期保護作用。

本發明還涉及在谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾昆蟲物種群體已對含有VIP3、Cry1F和/或Cry1A蛋白的植物產生抗性的地區中控制谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾昆蟲的方法，所述方法包括步驟：在所述地區中播種、種植或生長含有至少一個編碼Cry2A蛋白的基因的種子或植物。在本發明的一個實施方案中，所述植物還可包含(除編碼Cry2A蛋白的基因之外)編碼另一種在谷實夜蛾或棉鈴實夜蛾中與Cry2A、VIP3、Cry1F或Cry1A蛋白不共享結合位點的殺昆蟲蛋白的基因。

發明背景

昆蟲害蟲使全世界農作物生產遭受著巨大的經濟損失，并且農民每年都會面臨由于蟲害造成產量損失的威脅。農作物中的昆蟲抗性基因工程已經成為降低與農作物管理和化學防治實踐相關的成本的一個具有吸引力的方法。基于在植物中表達源自革蘭氏陽性土壤細菌蘇云金芽孢桿菌(Bacillus?thuringiensis)(在本文中縮寫成“Bt”)的殺昆蟲蛋白，自1996年以來，第一代昆蟲抗性農作物已投放市場。

與昆蟲對某些合成殺昆蟲劑快速出現抗性相比，盡管已應用了很多年，但是迄今仍未報導昆蟲對摻入殺昆蟲蛋白例如蘇云金芽孢桿菌蛋白的植物出現抗性。這可能歸因于正在用于此類轉基因植物的昆蟲抗性管理程序，例如表達高劑量水平的針對主要目標昆蟲的蛋白質、和使用含有無此類殺昆蟲蛋白的植物的避難所(refuge?area)(天然避難所或結構避難所)。

為了賦予植物抗昆蟲抗性而在植物中表達蘇云金芽孢桿菌或其它殺昆蟲蛋白基因的方法是本領域眾所周知的，并且提供了農業昆蟲防治的新方法，該方法同時也是安全的、在環境方面具有吸引力且有成本效益的。該方法持續成功的一個重要決定因素是是否(或什么時候)昆蟲能夠出現對轉基因植物中表達的殺昆蟲蛋白的抗性。與葉敷(foliar?application)(之后殺昆蟲蛋白通常快速降解)相比，轉基因植物將對昆蟲施加持續的選擇壓力。從實驗室選擇試驗中可清楚看出，持續的選擇壓力可在昆蟲中產生對殺昆蟲蛋白例如蘇云金芽孢桿菌Cry蛋白的適應性。

谷實夜蛾和棉鈴實夜蛾分別是新舊世界中最重要的多寄主性鱗翅目昆蟲害蟲物種。這些昆蟲有相當快速地對殺昆蟲劑發展出抗性的歷史，并且它們通常對很多Bt衍生的殺昆蟲蛋白的敏感性不如重要的其它鱗翅目昆蟲害蟲。因此，這些昆蟲物種是對Bt植物例如Bt棉花或Bt玉米植物出現抗性的最有可能的候選物。