[發明專利]一種轉基因抗蟲耐除草劑玉米及其培育方法

有效

• 申請號: 202111420945.5
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN113980989B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王磊;張蘭;鄒俊杰;楊德志;羅彥忠;劉源;鄭紅艷
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院生物技術研究所;北京博艾遠上生物科技有限公司
• 主分類號: C12N15/62
• 分類號: C12N15/62;C12N15/82;C12N15/84;C12N15/11;C12N1/21;C12Q1/6895;A01H5/00;A01H6/46;C12R1/01
• 代理公司: 北京正桓知識產權代理事務所(普通合伙) 11979
• 代理人: 李寧寧

本發明屬于植物生物技術領域，公開了一種轉基因抗蟲耐除草劑玉米及其培育方法。本發明通過將基因mCry1Ab、mCry3Bb和mCP4EPSPS組合為基因串聯表達框的形式，整合到受體玉米材料中，從而與現有技術中采用的單基因抗蟲或耐除草劑基因相比，顯著提高了轉基因玉米對鱗翅目和鞘翅目昆蟲的抗性，對草甘膦的耐性也達到了高抗的水平。

技術領域

本發明涉及植物生物技術領域，具體涉及一種轉基因抗蟲耐除草劑玉米及其培育方法。

背景技術

玉米已成為我國第一大糧食作物，用途廣泛，不僅是重要的飼料原料，也是重要的工業原料，在國家糧食安全和國民經濟發展中占有重要地位。

在玉米生長發育過程中，常遭受病害、蟲害、草害的影響。世界范圍內玉米害蟲達350多種之多，其中以蛀莖性和食葉性的玉米螟最為嚴重。玉米螟俗名鉆心蟲，屬鱗翅目螟蛾科，為世界性的蛀食性害蟲，嚴重影響玉米的產量和品質，世界每年因蟲害造成的損失約占農作物產量的15％以上。玉米螟可危害玉米植株地上的各個部位，使受害部分喪失功能，降低籽粒產量。目前玉米螟的防治措施主要是大量使用化學殺蟲劑，這不僅嚴重影響了生態環境和生物多樣性，增加了生產成本和勞動強度，也加大了人體中毒幾率。玉米黏蟲以幼蟲暴食玉米葉片，嚴重發生時，短期內吃光葉片，造成減產甚至絕收。危害癥狀主要以幼蟲咬食葉片。棉鈴蟲在玉米上危害也逐年加重，已成為影響玉米產量和品質的一種重要害蟲，棉鈴蟲幼蟲主要取食玉米籽粒，初孵幼蟲集中在玉米果穗頂部咬食花絲，目前的防治措施主要是大量使用化學殺蟲劑。草地貪夜蛾是聯合國糧農組織(FAO)全球預警的重要農業害蟲，為害玉米、水稻、番茄等超過80種植物，具有危害大、繁殖能力強、遷飛速度快、食量大等特點。

來自蘇云金芽孢桿菌的Bt抗蟲基因種類繁多，根據不同的分類依據可將其分為不同類型。在1989年，Hofte和Whiteley將編碼殺蟲晶體蛋白基因稱為Cry基因，同時用羅馬數字I、II、III、IV、V和英文字母結合起來表示。Bt蛋白基因有5大類、14個亞類。CryI類對鱗翅目昆蟲抗蟲效果最佳，CryII類主要抗鱗翅目和雙翅目昆蟲，CryIII類對鞘翅目昆蟲效果較好，CryIV類抗蟲性主要針對雙翅目昆蟲，CryV類對鱗翅目和鞘翅目昆蟲均有毒性。Cry1Ab、Cry1Ac基因對玉米螟等鱗翅目害蟲具有專一性毒性。

當前推廣利用的轉基因玉米品種大部分是單基因抗蟲玉米，其中抗蟲基因Cry1Ab/Ac，Cry3Bb，Cry2Ab等應用較多。國內的田間和室內實驗表明：轉Cry1Ab基因玉米可對亞洲玉米螟實現全生育期防治，并對亞洲玉米螟的取食有影響；轉Cry1F基因玉米人工飼料對亞洲玉米螟幼蟲有較高的殺蟲效果。此外，Cry1Ab對棉鈴蟲、黏蟲具有較好的殺蟲作用，Cry3Bb對玉米根蟲等鞘翅目昆蟲具有較好的殺蟲作用。目前我國轉基因抗蟲玉米采用的抗蟲基因包括Cry1Ab、Cry1Ah、Cry1Ie等，但大多采用單基因抗蟲方式。

草甘膦(Glyphosate)是一種內吸性、廣譜性、施用于葉面的有機膦類除草劑，具有高效、低毒、易降解等特點。其可以競爭性抑制植物和細菌的莽草酸途徑中5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的活性。EPSPS是芳香族氨基酸合成途徑中的一個酶，它可逆地催化S3P(Shikimate-3-phosphate)和PEP(Phosphoenopyrate)縮合成EPSP和無機膦。將具有抗草甘膦除草劑能力的CP4EPSPS基因轉入農作物中，可使轉基因作物具有抗草甘膦能力。

鑒于目前我國轉基因抗蟲玉米采用的多為單基因抗蟲，且沒有將Cry1Ab和Cry3Bb聯合串聯表達抗蟲的研究，并與耐除草劑基因聯用。因此，生產中亟需一種具有抗鱗翅目和鞘翅目復合抗蟲兼耐除草劑的轉基因作物及其培育方法。

發明內容

本發明針對生產中亟需一種具有抗鱗翅目和鞘翅目兼耐除草劑復合抗性的轉基因玉米，提供了一種培育轉基因抗蟲耐除草劑玉米的方法以及由此獲得的抗蟲耐除草劑復合抗性的轉基因玉米。