一種Bt蛋白Cry72Aa1、其編碼基因及應用的製作方法
2023-05-11 08:45:21 1
一種Bt蛋白Cry72Aa1、其編碼基因及應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種新的Bt蛋白Cry72Aa1及其編碼基因，所述蛋白具有SEQ?ID?No.1所示的胺基酸序列，或該序列經取代、缺失和/或增加一個或多個胺基酸形成的具有同等功能的胺基酸序列，其編碼基因的核苷酸序列如SEQ?ID?No.2所示。本發明的Cry72Aa1蛋白可以用於製備Bt殺蟲劑，可將其編碼基因轉化棉花、玉米、水稻、蔬菜等農作物，使其具備相應的抗蟲活性，從而降低農藥的使用量，減少環境汙染，具有重要的經濟價值和應用前景。
【專利說明】—種Bt蛋白Cry72Aa1、其編碼基因及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新的Bt蛋白，具體地說,涉及一種Bt蛋白Cry72Aal、其編碼基因及應用。
【背景技術】[0002]在人類生產過程中，蟲害是造成農業生產損失及影響人類健康的重要因素。為了減少這些損失，多年來，對農作物害蟲及蚊蟲普遍採用化學防治手段進行防治，但由於化學農藥的長期、大量使用，造成了對環境的汙染，農副產品中農藥殘留量增加，給人類的生存和健康帶來了危害。此外，化學農藥在殺滅害蟲的同時，也殺傷了天敵及其它有益物，破壞了生態平衡。與化學防治相比，生物防治具有安全、有效、持久的特點。並且避免了化學防治帶來的一系列問題。因此，生物防治技術成了人們研究的熱點。在生物殺蟲劑中，蘇雲金芽孢桿菌是目前世界上用途最廣、產量最大的一類微生物殺蟲劑。
[0003]蘇雲金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis,簡稱Bt)是一種革蘭氏陽性細菌,它的分布極為廣泛，在芽孢形成的同時可形成具有殺蟲活性的由蛋白質組成的伴胞晶體，又名殺蟲晶體蛋白(Insectididal crystal proteins,簡稱ICPs), ICPs是由cry基因編碼的，對敏感昆蟲有強烈毒性，而對高等動物和人無毒性。目前在農田害蟲、森林害蟲及衛生害蟲的防治中Bt已成為化學合成農藥的有力替代品，Bt還是轉基因抗蟲工程植物重要的基因來源。
[0004]自1981年Schn印f從菌株HD-1中克隆了第一個能表達殺蟲活性的基因以來，已陸續分離克隆了 500多種編碼殺蟲晶體蛋白的基因，根據編碼的胺基酸序列同源性它們被分別確定為不同的群、亞群、類和亞類(Crickmore N,等Microbiol Mol BiolRev, 1998, 62:807-813; http: //www.bio I s.susx.ac.uk/Home/Neil_Crickmore/Bt/)。目前已經分離克隆了 72個類群的殺蟲蛋白。一般而言，CryU Cry2和Cry9等毒蛋白對鱗翅目害蟲有效。其中研究的最多的是Cryl和Cry9類蛋白，它們編碼的殺蟲晶體蛋白分子量為130-140kD，許多基因目前已被廣泛應用於植物的鱗翅目害蟲的防治。蘇雲金芽胞桿菌以色列亞種(B.thuringiensis subsp.1sraelensis,簡稱Bti)產生的毒素蛋白對蚊蟲具有很好殺蟲活性，被廣泛用於蚊蟲的防治。同時，Cyt蛋白具有溶細胞性，對某些Cry蛋白具有增效作用及延緩昆蟲的抗性。
[0005]以Bt殺蟲晶體蛋白為基礎的殺蟲劑的使用已有50多年的歷史，最初一直沒有檢測到昆蟲對Bt的抗性。然而，從上世紀80年中期開始，抗性問題不斷在實驗室及田間試驗中得到證實(McGaughey，W.H.1985.Science.229:193-195)，原因主要是持續使用單品種及亞致劑量的Bt以及Bt轉基因抗蟲植物的應用造成昆蟲種群長期受到殺蟲劑的選擇壓力。1985 年，McGaughey 報導倉庫穀物害蟲印度谷螟(Plodia interpunctella)在 Dipel (Btsubsp.kurstaik HD-1的商品製劑)的選擇壓力下，繁殖15代後,抗性增加97倍；在高劑量選擇壓力下，抗性可增加250倍。1990年，在夏威夷首次證實大田中的小菜蛾對Bt殺蟲劑產生了明顯的抗性(Tabashnik, B.E,等 1994.Proc.Natl.Acad.Sc1.USA.91:4120-4124)，上世紀90年代以來，在我國應用Bt殺蟲劑時間較長的深圳、廣州、上海等地，發現Bt殺蟲劑對小菜蛾防治效果明顯下降，意味著抗性已經形成(馮夏.1996.昆蟲學報，39(3):238-244;Hofte, H.，1988.Appl.Environ.Microbiol.54:2010-2017)。目前發現在實驗室及田間至少有十幾種昆蟲對Bt及其殺蟲晶體蛋白產生了抗性，用選擇壓力數學模型預測到，在Bt轉基因抗蟲植物選擇壓力的條件下，昆蟲將會產生抗性(Schnepf，E.，等1998.Mol.Biol.Rev.65(3): 775-806)。另外，有研究證明Bti在大田的使用中尚未發現抗性問題，但是蚊蟲對其抗性問題不斷在實驗室中得到證實，這種情況也可能會在大田中出現(Georghiou G P, 1997.Applied and Environmental Microbiology, 63:1095-1101)。
[0006]為避免抗性昆蟲所造成的損失，尋找新的高毒力、寬殺蟲譜的Bt基因資源是解決這個問題的有效途徑，這對我國的生物防治有著十分重要的意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種新的Bt蛋白Cry72Aal、其編碼基因及應用。
[0008]為了實現本發明目的，本發明的一種Bt蛋白Cry72Aal，其胺基酸序列為:1)SEQID N0.1所示的胺基酸序列；或2)SEQ ID N0.1所示的胺基酸序列經取代、缺失和/或增加一個或多個胺基酸形成的具有同等功能的胺基酸序列。例如在非活性區段，將第684位的Leu替換為Gly，將第676位的Leu缺失，在第688位增加一個Ala或增加Lys，不影響蛋白的活性。
[0009]本發明還提供編碼上述蛋白的基因cry72Aal，其核苷酸序列如SEQ ID N0.2所示。
[0010]本發明還提供用於檢測基因Cry72Aal的PCR引物對，包括:
[0011 ] PS72-F: 5，-GGGGTCGACAATGTCTAATCGTTATCCACG-3，
[0012]PS72-R: 5，-CCCCTCGAGTTATTTGACAAATAAACTATT-3，
[0013]本發明從四川省沐川原始森林地區土壤中分離得到的蘇雲金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)新菌株HS18-1。該菌株已於2008年10月21日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區大屯路甲3號，中國科學院微生物研究所，郵編100101)保藏，保藏號為CGMCC N0.2718。該菌株已在ZL200910081594.2中公開。
[0014]通過對HS18-1的毒力測試表明，HS18-1對鱗翅目害蟲、雙翅目害蟲等，均具有極高的毒力。從HS18-1基因組及質粒測序結果中發現該菌株存在一個新的cry基因，進一步設計其全長基因引物，克隆得到cry72Aal基因，其核苷酸序列如SEQ ID N0.2所示，全長為2064bp，分析表明，cry72Aal基因GC含量為36.87%。編碼687個胺基酸組成的蛋白。經測定，其胺基酸序列如SEQ ID N0.2所示。在softberry網站採用bacterialsigma7.0promoter程序對全序列進行預測表明,在基因編碼區上遊含有RNA聚合酶活化位點的序列，將其命名為cry72Aal。Cry72Aal蛋白的胺基酸組成如表1所示。
[0015]表lCry72Aal蛋白的胺基酸組成
[0016]
【權利要求】
1.一種Bt蛋白Cry72Aal，其胺基酸序列為: 1)SEQ ID N0.1所示的胺基酸序列；或 2)SEQ ID N0.1所示的胺基酸序列經取代、缺失和/或增加一個或多個胺基酸形成的具有同等功能的胺基酸序列。
2.編碼權利要求1所述蛋白的基因。
3.如權利要求2所述的基因，其核苷酸序列如SEQID N0.2所示。
4.含有權利要求2或3所述基因的載體。
5.含有權利要求2或3所述基因的工程菌。
6.由權利要求1所述蛋白的製備的殺蟲劑。
7.權利要求2或3所述基因或權利要求4所述載體在製備轉基因植物中的應用。
8.權利要求1所述蛋白、權利要求2或3所述基因、權利要求4所述載體或權利要求5所述工程菌在提高植物抗蟲性中的應用。
9.如權利要求8所述的應用，其特徵在於，所述植物為棉花、玉米、水稻。
10.用於檢測權利要求2所述基因的PCR引物對，其特徵在於，包括:
PS72-F:5』 -GGGGTCG ACAATGTCTAATCGTTATCCACG-3』 和
PS72-R:5』 -CCCCTCGAGTTATTTGACAAATAAACTATT-3』。
【文檔編號】C12N1/21GK103524605SQ201310430487
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】鄭愛萍, 李平, 李巧, 朱軍, 鄧其明, 王世全, 李雙成 申請人:四川農業大學