[其他]用于植物保護的DNA分子

無效

• 申請號: 87108349
• 申請日: 1987-12-19
• 公開（公告）號: CN87108349A
• 公開（公告）日: 1988-07-13
• 發明（設計）人: 沃恩·阿倫·希爾德;安格烈特·瑪格;麗特·羅斯科·蓋特豪斯;約翰·阿瑟夫·蓋特豪斯;戴維·巴特勒
• 申請（專利權）人: 農業遺傳工程公司
• 主分類號: C12N15/00
• 分類號: C12N15/00;A01H1/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林玉貞

本發明涉及通過植物基因工程抵抗病蟲害而保護植物。本發明尤其涉及通過將編碼抗昆蟲的專門基因轉移到植物中，從而保護棉花和谷類作物，但也可應用于其他作物，即那些由于大田和儲藏病蟲害造成嚴重經濟損失的作物。這些作物包括棉花、玉米、水稻、大豆、甜菜、小麥、水果、蔬菜和葡萄等。具體地說，本發明涉及來自豆科植物的胰蛋白酶抑制劑基因，尤其是豇豆胰蛋白酶抑制劑（CpTI）。

蟲害給作物造成的損失平均為農業年產量的5-15%。據估計，這一損失的經濟價值為每年好幾十億美元。此外，每年還要花費用于殺蟲劑及噴霧撒粉裝置的資金。例如，棉花作物對于某些蟲害非常感感，其中包括昆蟲。僅僅在美國，就至少有125種昆蟲對棉花造成經濟損失。棉花殺蟲劑在全球殺蟲劑費用中占有最大比例，1985年為13.35億美元，相當于總費用的31%。在美國，每年的損失平均為5億美元，而且，種植者為了獲得有收益的產品，還在殺蟲劑及其施用方面用去了差不多同樣的資金。棉花從種子到收獲階段都受到蟲害的侵襲。一般說來，早期侵襲的蟲害影響產量，而晚期侵襲的蟲害則影響質量。

一組主要的棉花蟲害即棉鈴蟲〔屬于棉鈴蟲屬（Heliothis），包括美洲煙夜蛾（H.virescens）、棉鈴蟲（H.armigera）和美洲棉鈴蟲（H.zea）〕。除了棉花以外，棉鈴蟲還侵染范圍很廣的植物，侵襲多種谷物如玉米和高粱，以及其他作物如煙草、菜豆、大豆和向日葵。

另一組棉花蟲害是紅鈴蟲（Pectinophora????gossypiella），它在全球范圍內是棉花最重要的蟲害，在發展中國家，它能毀壞高達70%的作物。另一組蟲害是棉象蟲（Anthonomus????spp.，包括A.grandis）。棉鈴蟲、紅鈴蟲和棉象蟲的幼蟲嚴重降低棉花產量，因為它們在棉蕾（芽）和棉桃中生長，導致棉蕾和小棉桃的死亡和脫落。在較大的棉桃中，棉絨變色并腐爛。另一個嚴重侵襲棉花的昆蟲屬是粘蟲屬（Spodoptera），包括斜蚊夜蛾（S.litura）和棉花葉蟲（S.littoralis）。粘蟲也是玉米、水稻、高粱和煙草的蟲害。

由于蟲害而減產的另一種主要作物是玉米。1985年，全世界用于玉米殺蟲劑的總費用為4.7億美元。僅僅在美國，每年由于昆蟲危害造成的損失估計在9億美元之上。條葉甲（Diabrotica????spp.）是一種重要蟲害，在美國，統計其造成10-30%的減產。在美國，玉米的另一種毀滅性蟲害是歐洲玉米螟（Ostrinia????nubilalis），第一代螟蟲在葉和莖上生長，從而使營養穗得不到養分。在美國，1970-75年期間由玉米螟造成的年損失計算為每年3.1億美元。玉米的其他重要蟲害還有米象（Sitophilus????oryzae）、美洲棉鈴蟲（在美國，它造成的損失估計為每年7千5百萬-1億4千萬美元之間）、二化螟（Chilo????suppressalis）和地老虎（Agrotis????spp.），它們也侵襲棉花、煙草和多種蔬菜。

盡管可以得到范圍很廣的化學殺蟲劑，昆蟲的危害仍然是一個嚴重問題。許多殺蟲劑有嚴重缺陷，即對于人類和野生生物具有很高的毒性及相對較高的植物毒性。昆蟲對于化學殺蟲劑的抗性也是一個日益加劇的問題。

植物育種學家為了降低蟲害侵襲導致的損失，已試圖通過常規的育種程序，將抗昆蟲基因導入作物品種中。大多數植物對大多數昆蟲表現出抗性，抗性能夠是物理的或化學的。例如，許多植物葉片上的毛能夠阻止小昆蟲靠近葉面進行噬咬。在另外的例子中，植物利用多種復雜的次生化學物質使其組織具有排斥性或毒性。這些種類的抗性可能受到許多基因的控制，因此植物育種學家很難利用它們。抗性品種通常表現出產量降低，因此在經濟上是行不通的。這也許是因為專一的昆蟲抗性與其他有害特征結合在一起，而人們一直不能將這兩種效應輕易地分離開來。

目前，植物生物工程領域的最近發展提供了這種一種前景，即通過在現有種質中加入編碼專一特性的基因而擴展植物改良的范疇。分離和轉移抗除莠劑、抗病、提高產品質量和抗昆蟲基因的研究正在進行之中。

有人認為，通過基因工程建立的抗昆蟲植物在多方面優于使用化學殺蟲劑〔關于此討論參見Agrow（1986）（29）中的報告〕。這些優點包括：

1）保護季節長

2）總是在最敏感的階段處理昆蟲

3）保護不受天氣影響

4）保護難于處理的植物組織

5）只作用于吞食作物的昆蟲

6）物質僅限于植物組織中

（7）活性因子是可生物降解和非毒性的