一种人工合成的BT抗虫基因FLAc及其应用_2

文档序号:9575168阅读:来源:国知局
少农药使用量35. 5万吨(占总 农药使用量的8. 4% )。仅2008年一年就减少农药使用量3. 46万吨(占总农药使用量的 9.6%),在整个生态网络中农药环境影响指数降低了 18. 2%度rookes和Barfoot,2010)。
[0009] 化转基因抗虫植物就是通过研究化菌C巧和巧t的特性,并将其修饰改造后转入 植物中表达,使植物具有抵抗特异害虫的能力。自1995年W来,转Bt马铃馨、棉花和玉米 已经在世界上许多国家广泛种植,并产生了很好的经济效益。新的化转基因抗虫植物也在 不断增多,并逐渐大面积推广种植。化转基因植物的产生和发展为提高产量、降低生产成本 W及减少环境污染做出了巨大贡献。

【发明内容】

[0010] 本发明要解决的技术问题是提供一种可在作物中稳定表达、且表达量高、抗虫效 果好的人工合成抗虫基因FLAc及其编码蛋白,并将其应用于载体构建、宿主细胞转化等方 面。
[0011] 本发明具体通过W下技术方案实现:
[0012]一种人工合成的BT抗虫基因FLAc,其核巧酸序列为: 阳01引 1)序列如沈QIDNO. 1所示的DNA分子;或
[0014] 2) SEQ ID NO. 1所示核巧酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核巧酸所得的 DNA分子;或
[0015] 3)在严格条件下与(1)限定的DNA序列杂交且编码相同功能多肤的核巧酸序列。
[0016] 所述的严格条件为在0.1XSS阳或0.1XSSC和0.1%SDS的溶液中,65°C条件下 杂交并洗膜。
[0017] 本发明所述的BT抗虫基因FLAc的编码蛋白也属于本发明的保护范围。 阳01引所述的编码蛋白为如下氨基酸序列之一的蛋白:
[0019]a)序列如SEQIDNO. 2所示的氨基酸序列组成的蛋白质;
[0020] b)将SEQIDNO. 2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺 失和/或添加且具有相同功能由序列SEQIDNO. 2衍生的蛋白质。
[0021] 上述化)中的蛋白质可人工合成,也可先合成其编码基因,再进行生物表达得到。
[0022] 本发明还要求保护所述抗虫基因FLAc的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组 菌,其中所述重组载体,是将FLAc基因可操作地插入到载体中获得,上述载体可操作性地 连于本领域已知的各种载体,尤其是真核表达载体(如地1121或PCAMBIA3300)。
[0023] 所述重组载体具体为pTFlOl. l-ubi-FLAc-2X35S-bar,该重组载体含有一个筛选 基因bar,用作转化体的筛选和目的基因转入受体植株的鉴定。
[0024] 本发明中所述的"可操作地连于"表示如下情况:即线性DNA序列的某些部分能够 影响同一线性DM序列其他部分的活性。例如,如果信号肤DM作为前体表达并参与多肤 的分泌,那么信号肤(分泌前导序列)DNA就是可操作地连于多肤DNA;如果启动子控制序 列的转录,那么它是可操作地连于编码序列;如果核糖体结合位点被置于能使其翻译的位 置时,那么它是可操作地连于编码序列。一般,"可操作地连于"意味着相邻,而对于分泌前 导序列则意味着在阅读框中相邻。
[0025] 本发明用所述重组载体转化宿主植物细胞,筛选获得转化细胞。然后将转化细胞 培育成转基因抗虫能力植株及其后代,所述后代包括植物种子及植物组织。
[00%] 本发明还提供了所述基因FLAc或含有该基因的重组载体在培育抗虫转基因植物 中的应用,具体为通过将所述的基因或重组载体导入目的植物中,得到抗虫性高于所述目 的植物的转基因植物。
[0027] 所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物,其中较优选为玉米。
[0028] 此外,本发明还提供了一种培育抗虫能力植物的方法。该方法包括W下步骤:
[0029] 1)将上述FLAc基因可操作地连于载体上的表达调控序列后,形成含SEQIDNO: 1所示核巧酸序列的重组载体;
[0030] 2)将重组载体转入植物细胞;
[0031] 3)经筛选获得转化细胞,然后将转化细胞培育成转基因抗虫能力植株及其后代, 所述后代包括植物种子及植物组织。
[0032]同时,扩增所述基因的全长或其任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。
[0033] 本发明的有益效果为:
[0034] 本发明人工合成的抗虫基因FLAc基因与已报道的化y基因最大同源性为77% ;
[0035] 本发明人工合成的抗虫基因FLAc兼具化ylAb、化ylAc两个基因的抗虫谱,可抗对 化ylAb或化ylAc产生抗性的玉米惧,在拔节期、吐丝期高密度人工接玉米惧均显现出突出 的抗玉米惧虫活性,且抗玉米惧虫级别为高抗免疫级别,为抗虫性基因的推广及商业化奠 定基础。此外,该基因也可W转化棉花、水稻、蔬菜等农作物,使其具备相应的抗虫活性,从 而降低农药的使用量,W减少环境污染和生产成本。本发明培育出抗虫植物的方法简便而 有效,为提高植物抗虫提供了新的有效选择,具有重要的经济价值和广阔的应用前景。
【附图说明】
[0036] 图1是FLAc基因植物表达载体的构建图;
[0037] 图2是转化Ac基因玉米植株per检测电泳图;Μ:DL2000Marker;1:阳性对照(质 粒);2 :阴性对照(非转基因植株);3 :空白对照(水);4 :转化Ac玉米植株;
[0038] 图3是化-化ylAb/Ac免疫检测试纸条检测结果;A:非转基因玉米植株;B:转FLAc 玉米植株;
[0039] 图4是材料拔节期叶片室内抗虫性比较;A:非转基因玉米植株;B:转FLAc玉米植 株;
[0040] 图5是材料吐丝期室内花丝抗虫性比较;A:非转基因玉米植株接虫0天;B:非转 基因玉米植株接虫4天;C:转FLAc玉米植株接虫0天;D:转FLAc玉米植株接虫4天。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明,W下所述,仅是对本发明的较佳实施 例而已,并非对本发明做其他形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述掲示 的技术内容加W变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容,依据本发明 的技术实质对W下实施例所做的任何简单修改或等同变化,均落在本发明的保护范围内。
[0042]W下实施例中的试验方法,如无特别说明,均为常规方法。W下实施例中所用的试 验材料及试剂,如无特别说明,均购自常规生化试剂公司。 阳0创实施例1新型抗虫基因FLAc的获得 W44]DomainIII是化y蛋白与受体蛋白的识别区域,是决定祀标的主要功能区域,不同 杀虫谱化y蛋白之间通过交换DomainIII结构域可W增加杀虫蛋白的杀虫谱。
[0045] 本发明将CrylAb的DomainI和DomainII与CrylAc的DomainIII进行交换融 合,获得MCrylAc。为了增加基因表达的稳定性,在重组抗虫基因MCrylAc的基础上,在3' 端连入了抗虫基因化yljal的碳端,得到重组抗虫基因FLMCrylAc,与已报道化y基因氨基 酸序列最大同源性为91 %。
[0046] 为进一步提高重组抗虫蛋白的抗虫活力或扩大抗虫谱,按照单子叶植物编码特征 对FLMCrylAc进行了基因编码框、消除稀有密码子而利用最佳化密码子,二级结构最小化、 调整GC含量等方法进行密码子改造,并合成最终获得FLAc基因,其核巧酸序列如SEQID NO:1,编码蛋白的氨基酸序列为SEQIDNO:2。改造后的FLAc基因与已报道的核巧酸序列 最大同源性为77%。
[0047] 实施例2FLAc基因植物表达载体的构建 W4引植物表达载体为pTFlOl. 1,改造后重组载体包括:P35S启动子、TEV增强子、bar基 因、大豆胆藏蛋白基因VSP终止子、玉米ubi启动子、FLAc基因和根癌农杆菌姻脂碱合成酶 基因nos终止子,其中FLAc基因的CDS被连接入载体的限制
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