[发明专利]对鳞翅目具有活性的新型苏云金杆菌基因

说明书

发明领域

本发明涉及天然存在和重组的核酸，所述核酸来源于编码某种杀虫多肽的新型苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)基因，所述杀虫多肽具有针对昆虫害虫的杀虫活性特征。本发明的组合物和方法利用公开的核酸及其编码的杀虫多肽来防治植物害虫。

发明背景

昆虫害虫是全球农作物损失的一个主要因素。例如粘虫取食、小地老虎(black cutworm)损害或欧洲玉米螟的损害可对农业生产者造成极大的经济损失。昆虫害虫相关的农作物损失是由欧洲玉米螟袭击农田造成的，仅甜玉米在损失和防治方面的花费就达到约十亿美元每年。

传统上用于防治昆虫害虫种群(例如小地老虎种群)的主要方法是应用广谱的化学杀虫剂。然而，消费者和政府管理部门都越来越关注合成化学杀虫剂的生产和使用所造成的环境危害。正因如此，管理部门已禁止或限制某些危险性较大的杀虫剂的使用。因此，开发备选的杀虫剂引起很大的关注。

利用微生物剂(例如真菌、细菌或另外种类的昆虫)对农业上重要的昆虫害虫的生物防治提供了可替代合成化学杀虫剂的、环保又经济的选择。一般来说，使用生物杀虫剂表现出污染和危害环境的风险更低，而且比起传统的广谱化学杀虫剂的特点，生物杀虫剂提供了更好的靶标特异性。此外，生物杀虫剂往往生产成本更底，因此提高了很多品种的农作物的经济产量。

杆菌属的某些种类的微生物具有针对广范围昆虫害虫的杀虫活性，所述昆虫害虫包括鳞翅目(Lepidoptera)、双翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)、半翅目(Hemiptera)及其它。苏云金杆菌(Bt)和日本甲虫芽孢杆菌(Bacillus papilliae)是目前发现最成功的生物防治药物。以下菌株也可使昆虫致病：幼虫芽孢杆菌(B.larvae)、缓死芽孢杆菌(B.lentimorbus)、球形芽孢杆菌(B.sphaericus)(Harwook编辑，((1989)Bacillus(Plenum Press)，306)和蜡状芽孢杆菌(B.cereus)(WO 96/10083)。虽然从营养生长阶段的杆菌也分离到杀虫蛋白，但发现杀虫活性集中在伴胞晶体蛋白包涵体中。已分离并表征数个编码这些杀虫蛋白的基因(参见例如美国专利第5,366,892号和第5,840,868号)。

微生物杀虫剂(特别是来源于杆菌菌株的那些微生物杀虫剂)作为化学害虫防治的替代物在农业中起重要作用。最近，农学家已通过遗传改造农作物使其产生杆菌杀虫蛋白，开发出具有增强的昆虫抗性的农作物。例如，玉米和棉花作物经遗传改造可产生分离自菌株Bt的杀虫蛋白(参见例如Aronson(2002)Cell Mol.Life Sci.59(3)：417-425；Schnepf等(1998)Microbiol Mol Biol Rev.62(3)：775-806)。这些遗传改造的农作物现已在美国农业中广泛使用，为农民提供了可替代传统的昆虫防治方法的环保方法。此外，含有杀虫Cry毒素的经遗传改造的马铃薯已面对美国农民销售。虽然已证明这些遗传工程改造的抗虫农作物在商业上非常成功，但它们仅对很小范围的经济上重要的昆虫害虫有抗性。

因此，仍存在对昆虫害虫具有更大范围的杀昆虫活性的新型Bt毒素(例如有效针对更多种鳞翅目昆虫的毒素)的需要。此外，仍存在具有有效针对多种昆虫害虫的生物杀虫剂以及具有增强的杀昆虫活性的生物杀虫剂的需要。

发明概述

本文提供了用于对昆虫害虫起作用的组合物和方法。更具体地，本发明的实施方案涉及以下对昆虫起作用的方法：该方法利用编码杀昆虫肽的核苷酸序列来产生能表达本实施方案的杀虫多肽的转化微生物和植物。这样的害虫包括农业上重要的害虫，例如三化螟(Scirpophaga incertulas Walker)。在一些实施方案中，核苷酸序列编码可杀灭属于鳞翅目的至少一种昆虫的多肽。

本发明实施方案提供了一种核酸及其片段和变体，其编码对昆虫害虫有杀虫活性的多肽(例如编码SEQ ID NO：2的SEQ ID NO：1)。本发明实施方案的来源于Bt的野生型(例如天然存在的)核苷酸序列编码新型杀昆虫肽。本发明实施方案进一步提供了公开的核苷酸序列的片段和变体，其编码具有生物活性的(例如杀昆虫的)多肽。