[發明專利]一種抗稻褐飛虱的殺蟲蛋白HY131c及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 201711039038.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107759702B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 朱禎;劉哲銘;陳書元
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C12N15/62;A01N47/44;A01P7/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;白艷

本發明公開了一種抗稻褐飛虱的殺蟲蛋白及其編碼基因與應用。本發明提供的蛋白質，包括Cry1Ac的結構域I、Cry30Fa1結構域II及Cry1Ac結構域III；為將所述Cry1Ac蛋白中的結構域II替換為所述Cry30Fa1蛋白的結構域II得到的蛋白質。本發明的實驗證明，本發明提供的新型殺蟲蛋白對稻褐飛虱有高毒力，為水稻抗稻褐飛虱提供了新的策略，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種抗稻褐飛虱的殺蟲蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

水稻是世界范圍內重要的糧食作物，然而水稻的病蟲害嚴重影響了水稻的生產。隨著轉 Cry1Ab及Cry1Ac等Bt蛋白水稻株系的推廣種植預期可有效的防治鱗翅目和鞘翅目害蟲的危 害(Shu,Ye et al.2000,Breitler,Vassal et al.2004,Cohen,Chen etal.2008)。 但是，也不可避免的促進了非靶標害蟲昆蟲如褐飛虱的種群數量和危害程度(Chen et al. 2011)。因此，創制發展對稻褐飛虱等害蟲有高毒力的新型殺蟲基因迫在眉睫。

蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis簡稱Bt)是一種土壤桿菌，它在逆境條件 下會形成芽孢并產生伴胞晶體，伴孢晶體由不同種Cry蛋白組成(亦被稱為δ內毒素；δ -Endotoxins)，其對鱗翅目、鞘翅目、雙翅目等多種害蟲具有殺蟲活性(Bravo,Likitvivatanavong et al.2011)。Cry蛋白的殺蟲活性區通常由三個結構域組成，其中結構域I主要負責在昆蟲中腸膜上形成孔洞，結構域II主要負責與昆蟲中腸膜上受體結合，由此確定毒素特異性，結構域III的功能比較復雜，包括維持蛋白質的穩定性、協助結構域I在膜上穿孔及協助結構域II與膜上受體結合等等。通過對不同Cry蛋白的結構域II互換，會產生對某種害蟲毒性增強的新的殺蟲蛋白，因此通過結構域互換產生新的殺蟲蛋白的方法 被廣泛的應用于Cry蛋白的改造(Saraswathy and Kumar 2004,Florez,Osorio etal.2012)。

Cry蛋白對害蟲的毒力非常高，且殺蟲譜很窄，某一特定的Cry蛋白通常只對一種或幾 種昆蟲起作用而對非靶標害蟲及人畜完全無害。鑒于Cry蛋白的高效性和安全性，Cry基因 也成為目前應用最廣的用于抗蟲轉基因作物的殺蟲基因(Romeis,Meissle etal.2006, Sanahuja,Banakar et al.2011)。然而，目前所發現的Cry蛋白主要是針對鱗翅目、鞘翅 目和雙翅目等害蟲，對具有刺吸式口器的半翅目昆蟲沒有明顯毒性(Chouguleand Bonning 2012)。鑒于稻褐飛虱對水稻生產的重大危害，迫切的需要研發針對此類害蟲的新型抗性基因。

發明內容

本發明的一個目的是提供抗稻褐飛虱的殺蟲蛋白及其編碼基因。

本發明提供的蛋白質，為HY131c，包括Cry1Ac的結構域I、Cry30Fa1結構域II及Cry1Ac 結構域III。

該蛋白為將所述Cry1Ac蛋白中的結構域II替換為所述Cry30Fa1蛋白的結構域II得到 的蛋白質。

根據本發明，如在此定義的通過交換Cry1Ac及Cry30Fa1的結構域II，設計了相比于 Cry1Ac及Cry30Fa1具有實質上改變的生化特性及殺蟲活性的HY131c蛋白。