[發明專利]褐飛虱生存及生長發育相關的NlPIK3R1基因、編碼蛋白及其應用

有效

• 申請號: 201510018856.6
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104593391B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 郝培應;俞曉平;陸潮峰;申屠旭萍;馬正;許益鵬;劉光富;王正亮
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/12;C12N15/82;A01N47/44;A01N57/16;A01P7/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林松海

技術領域

本發明涉及一種褐飛虱生存及生長發育相關的基因、編碼蛋白及其應用。

背景技術

褐飛虱(Nilaparvata lugens)是一種遠距離遷飛性水稻害蟲，主要以刺吸韌皮部汁液和傳播水稻病毒的方式為害水稻植株。近年來，褐飛虱已發展成為亞洲稻區的重要害蟲，常年危害面積在2,000萬hm²以上，造成稻谷產量損失數十億公斤(林擁軍等，2011)。目前，針對褐飛虱的主要應急防治措施為噴施化學農藥。化學農藥的大量濫用，不僅嚴重污染環境，而且長期施用化學農藥可誘使褐飛虱產生抗藥性(王鵬等，2013)。在防治褐飛虱的農藥中，曾經發揮過較好效果的有效農藥，如氟蟲腈、吡蟲啉、噻嗪酮等，均已淘汰出局或限制使用，而近年出現的取代農藥品種數量不多，很多地方在開展防治時，在農藥的選擇上感到策手無策，化學防治面臨防不勝防的尷尬局面。究其原因，此類化學農藥多以大規模高強度殺滅害蟲為目標，但是，由于褐飛虱種群遺傳多樣性非常復雜等現實原因，其中往往有部分個體能夠存活下來，高選擇壓的作用結果，最終會導致適應性更強的種群形成。另一方面，化學農藥在殺死害蟲的同時，也會危及包括天敵在內的非靶標生物，不可避免的會給農田生態系統造成負面影響，生態防治功能沒有等到應有的發揮。因此，調整目前的褐飛虱防治策略勢在必行。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種在褐飛虱生存及生長發育中發揮重要作用的基因NlPIK3R1、編碼蛋白及其應用。對該基因成功實施了RNA干擾，結果表明害蟲的生存及生長發育受到明顯抑制，存活率下降，體重減輕，成蟲羽化時間延遲。

本發明根據NlPIK3R1基因編碼的蛋白質相對保守但核酸序列與其他生物同源性低的特點，對靶標基因進行RNA干擾，實現了在核酸水平對褐飛虱生存及生長發育的抑制，顯著地降低了褐飛虱的存活率，并避免了在蛋白質水平采用的噴施農藥等可能給非靶標生物造成的殺傷。另一方面，靶標基因的RNA干擾，也抑制了害蟲的生長發育，使得褐飛虱體重減輕，成蟲羽化時間延遲，減少了害蟲取食的直接為害。

本發明的技術方案如下：

一種調控褐飛虱生存及生長發育的磷脂酰肌醇3激酶P85Α亞基基因NlPIK3R1，含有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列及其同源突變序列，該基因在維持褐飛虱正常的生存及生長發育過程中發揮重要功能，其功能受到抑制會導致褐飛虱存活率下降，生長變緩，成蟲羽化時間推遲。

所述的褐飛虱NlPIK3R1基因編碼的蛋白，含有SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列及其同源突變序列，該基因功能受到抑制會導致褐飛虱存活率下降，生長變緩，成蟲和羽化時間推遲。

一種所述的褐飛虱NlPIK3R1基因的RNA干擾在控制褐飛虱方面的應用。

所述NlPIK3R1基因的RNA干擾抑制褐飛虱的生長，導致褐飛虱存活率下降，體重減輕，減輕褐飛虱的取食量和危害程度。

所述NlPIK3R1基因的RNA干擾遲滯褐飛虱的羽化，延長世代周期，抑制種群增長速度，減輕褐飛虱危害程度。

所述的應用，基于該核酸和蛋白序列用于農藥研發和生物防治。

本發明的有益效果：(1)褐飛虱存活率下降，生長受到抑制，可以減輕害蟲取食對水稻作物的直接危害。(2)褐飛虱為r-對策者，采取最大生殖策略，因此，世代更替速度對種群的放大具有非常重要的作用。本發明可以遲滯褐飛虱的羽化時間，減緩了褐飛虱世代更替的速度，降低了在有限時間窗口蟲災爆發的風險。(3)本發明利用靶標基因的核苷酸序列與天敵核苷酸序列同源性低的特點，在核酸水平上進行RNA干擾，避免了由于蛋白質結構保守對天敵等非靶標生物的傷害，有望在實現抑制害蟲的同時，充分發揮生態防治的功能。

附圖說明

圖1褐飛虱，赤擬谷盜和頂切葉蟻p85α結構圖，

SAM:山姆結構；C1:蛋白激酶C保守區結構域；RhoGAP:RhoGTP酶激活蛋白結構域；SH2:

Src同源結構域。

圖2褐飛虱及其他昆蟲p85α的進化樹，