CN100551243C - 转基因作物抗性治理的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低害虫对杀虫植物抗性的发生率的方法。特别是，提供了至少包含两个区域的植物害虫取食场所，其特征在于；a)第一区域含有至少产生第一杀虫毒素的植物；b)第二区域含有至少产生第二杀虫毒素的植物；其中能对第一毒素发展抗性的害虫不对第二毒素发展抗性，并且当第二区域包含产生第二毒素但不产生第一毒素的植物时，第一区域包含产生第一毒素但不产生第二毒素的植物。在本发明的一个方面，植物害虫是昆虫。本发明还提供了控制昆虫的方法。

Description

转基因作物抗性治理的改进方法
技术领域
本发明涉及一种预防害虫对杀虫植物产生抗性或降低害虫对杀虫植物抗性发生率的方法。特别是涉及预防昆虫对转基因杀虫植物诸如棉花产生的抗性在昆虫群体中传播。
背景技术
每年全世界有数百万公顷作物因遭受害虫侵袭而受到破坏。对寻求最小化这样的作物受害及导致的产量损失的农民来说，控制昆虫害虫已经成为一个严重的问题。这在重要的经济作物棉花上尤其如此。每年有数千公顷棉花遭受多种害虫的破坏。
昆虫学家们计算得出在过去的50年里因虫害导致的作物损失已经增加了一倍，这与加强耕作努力来供养日益增加的世界人口有关。在农业方面已经试图用化学方法来控制这个问题，喷洒杀虫剂已经成为用于将作物损失减小到最少的一种常用方法。目前在大约40000种商业化学产品中已经有超过200种不同的活性成分，都是用来减少虫害的。
在一个生长季节中，可能有很多杀虫剂被喷洒到一种作物上。这种密集使用化学杀虫剂施加了高选择压力，并且如果不仔细治理会导致抗性的快速建立(build up)。全世界已经报道了许多昆虫对杀虫剂产生抗性的实例。据估计全世界有超过500种节肢动物害虫已经对化学品产生抗性。在中国，棉花产量在1991年至1993年之间下降了三分之一，主要是由于棉铃虫(Helicoverpaarmigera)对用来控制它的所有化学品都产生了抗性。
昆虫具有非凡的适应环境的能力。它们有很多机制来允许昆虫群体快速建立抗性，如短暂的生命周期、高繁殖率和长距离移动的能力。自然选择允许具有抗性基因的昆虫生存下来，抗性性状被传给它们的后代。在敏感昆虫被杀虫剂消灭的同时抗性昆虫不断繁殖，直到最后，具有抗性基因的昆虫在种群中占主体而且杀虫剂不再有效。抗性发展的速度取决于很多因素如昆虫繁殖速度、昆虫的迁徙和寄主范围、杀虫剂的持久性、抗性适应代价和杀虫剂使用频率。
昆虫有许多已知的抗性机制。如抗性昆虫可以对毒素解毒或与敏感昆虫相比可将毒素更快地从体内排出去(代谢抗性)；毒素在昆虫体内通常的结合位点可被修饰来减少这种相互作用(改变靶点抗性)；抗性昆虫吸收毒素速度可能比敏感昆虫慢(渗透抗性)；或抗性昆虫能够察觉并避开毒素(行为抗性)。害虫经常同时使用多于一种机制。
一种致力于减少杀虫剂的喷洒量和治理昆虫抗性的方法是工程化作物植物使其合成自己的杀虫剂。植物可以被工程化成含有例如，来自其它生物的杀虫基因。目前最有经济意义的杀虫转基因植物是含有可产生控制鳞翅目或鞘翅目害虫的蛋白的细菌苏云金芽孢杆菌基因的植物。转基因作物的开发不仅能减少广谱杀虫剂的使用，而且它们对靶标害虫更特异。这意味着有益昆虫种群可能不受影响。用转基因作物进行害虫控制更容易，因为使用组织特异性启动子，杀虫毒素可以靶向到植物的不同部位，如喷洒常规杀虫剂难以到达的根。
然而由于转基因植物对害虫种群可以提供更广泛的、持续的选择压力，抗性发展的可能性比使用常规杀虫剂可能更大。并且，不像化学杀虫剂，已知仍然只有很少的基因和蛋白可有效地保护转基因作物对抗昆虫。事实上，到目前为止只有很少的转基因作物已经商业面世，它们中仅含有少数杀虫基因。因此预防和治理目标昆虫种群的抗性建立是至关重要的。
昆虫抗性治理(Insect Resistance Management，IRM)计划是为了控制这样的抗性建立，包含使用合成杀虫剂、生物杀虫剂、转基因作物、有益昆虫、栽培技术、作物轮作、害虫抗性作物品种和化学引诱剂或拒食剂。
在IRM计划中运用的一种策略是使用保护地(refugia)。在实践中，如目前一些管理机构批准的，保护地经常与高剂量杀虫剂结合使用。对于转基因作物，保护地是指定一定百分数的耕作区域种植非转基因作物，其使用或不使用选定的控制措施。根据靶标害虫的生物学特性，保护地区域可以在转基因作物或处理作物田地内、在上述田地边界周围或甚至在毗邻田地中。保护地在抗性是隐性性状的情形下表现和运行良好。保护地目的是保持敏感害虫种群。当这种敏感种群中的成员与任何来自保保护田地的抗性昆虫交配时，它们的敏感基因稀释了整个种群中的任何抗性基因。
实质上，使用保护地充当了产生昆虫害虫种群的机制，而害虫正是种植者们试图在他们的田地上控制的对象。在取食转基因作物的杀虫效应下存活的抗性昆虫不被杀死。
转基因作物昆虫抗性治理领域的现有技术主要是关于使用非转基因保护地包围转基因作物以降低抗性产生的发生率。例如，Tang等人(2001)研究了取食表达Cry1 Ac的转基因嫩茎花椰菜的小菜蛾的抗性，证明了提高非转基因庇护植物的比例可以推迟产生对Cry1 Ac的抗性。
Roush(1997)描述了用于治理针对Bt转基因作物的抗性的四种可能策略：(1)非转基因寄主植物的庇护优选与作物的高毒素表达结合，(2)在作物植物中中等表达毒素以允许敏感昆虫生存，(3)在同一区域中镶嵌使用在不同品种中配置的不同毒素，和(4)使用每种植物都具有混合毒素的品种。Roush描述了镶嵌是配置两种毒物的最糟的方法，最有前景的长期解决抗性治理的办法是使用含有两种或更多毒素的“金字塔式(pyramided)”植物品种。这区别于本发明，本发明不包含使用镶嵌。并且，尽管本发明并不排除使用产生多于一种杀虫毒素的植物，但是本发明本身与使用金字塔式品种无关。与Roush相反，本发明教导了使用两个区域，每一个包含产生不同杀虫毒素的植物，是昆虫抗性治理的有效工具。
Driver等人(US 5640804)阐述了使用转基因害虫诱捕植物毗邻于重要的非转基因农业经济作物如胡桃。害虫诱捕植物对于害虫来说是优选的寄主，基本构思是通过将害虫引诱离开作物从而使其受到保护，接着提供一种杀虫毒素来消灭害虫。这不同于本发明，本发明中两种植物都是转基因的，都不作为害虫优选寄主，同时目的是降低抗性发生率。
Romano(US 6501009)阐述了使用Cry3B和Cry3B的变体来控制鞘翅目害虫。该出版物的一个方面涉及使对Cry3B抗性的发生延缓的改进方法。这通过使用优化的DNA盒来获得更高水平的Cry3B表达和/或通过把目标昆虫同时暴露给Cry3毒素和其它杀虫蛋白来实现。另外，“同时暴露”指的是在同一种植物中使用基因堆叠(gene stacking)类方法来表达Cry3B和另一种杀虫蛋白。这不同于本发明，本发明中不同杀虫毒素是由不同植物产生的。
在最好的情况下，目前的保护地策略运行良好，但是并不是所有情况下都是这样的。例如，当要控制的抗性性状是隐性性状保护地策略运行良好。然而，如果该抗性性状是显性的，保护地控制抗性的效果将会大大降低，至多仅能缓慢稀释抗性性状。还有，当保护地与表达高剂量杀虫毒素的作物结合使用从而使抗性等位基因杂合的所有害虫都被消灭时对IRM效果最佳。这是要确保抗性性状本质上是隐性的。然而，常难以确保表达足够高充足剂量的毒素来杀死抗性等位基因杂合的昆虫，而且常难以确保整个季节都表达高剂量毒素。
发明内容
本专利申请描述了IRM的改进方法，其控制隐性或显性抗性性状的效果优于使用保护地。该改进方法也可以与保护地结合使用。本发明使用包含产生至少一种杀昆虫毒素的植物(主作物植物)的区域，所述的毒素不同于第二区域中植物产生的毒素。不同杀昆虫毒素作用是为了杀死对主作物植物的毒素有抗性的昆虫，而不是允许它们繁殖从而传播抗性性状。这样，昆虫不可能存活，因为这需要它们对至少两种不同的，优选具有不同作用方式的杀昆虫毒素具有抗性。因此抗性发生率被降低。本发明可以与其他IRM技术结合使用。
根据本发明，提供了包含至少两个区域的植物害虫取食场所，其特征在于：a)第一区域包含至少产生第一杀虫毒素的植物；和b)第二区域包含至少产生第二杀虫毒素的植物；其中能对第一毒素发展抗性的害虫不对第二毒素发展抗性，并且当第二区域的植物产生第二毒素但不产生第一毒素时，第一区域包含产生第一毒素但不产生第二毒素的植物。在本发明的一个实施方案中植物害虫选自昆虫、螨虫和线虫。在本发明的另一实施方案中，植物害虫是昆虫。在本发明的这个方面，植物产生杀昆虫毒素。
这里使用的“杀昆虫的”一词描述毒素对昆虫的影响。它不局限于昆虫的死亡，而是也包括任何对昆虫有害的影响，例如疾病、拒食剂活性、生长阻滞、繁殖能力(reproductive ability)降低及生殖力(fecundity)下降。
抗性昆虫指的是那些不会遭受任何实质性的或可测量到的由于暴露于或摄取适当剂量的杀昆虫毒素而引起的有害影响的昆虫。杀昆虫毒素的适当剂量可以通过让敏感昆虫暴露于或摄食毒素及鉴定观察到有害影响的剂量来测定。对昆虫的有害影响描述于“杀昆虫的”一词的定义中。这些有害影响会减少抗性性状从抗性昆虫到后代昆虫的转移发生率。本发明的一个方面中，抗性性状是显性性状。
这里使用的词语“植物”指的是植物和植物部分，并包含种子。
本发明包括产生多于一种毒素的植物，例如通过基因堆叠。第一和/或第二区域的植物可以甚至产生相同的毒素，前提条件是当第二区域的植物产生第二毒素但不产生第一毒素时，第一区域包含产生第一毒素但不产生第二毒素的植物。本发明不局限于含有只包含产生杀昆虫毒素的植物的第一和第二区域的场所，而是还可以另外包含其它植物。其它植物可以是非转基因的。在本发明的一个方面，任何一个区域的植物都可以产生使它们抵抗非昆虫有害物例如病毒，真菌或线虫的毒素。本发明的另一个方面，任何一个区域的植物可以对化学除草剂耐受。在本发明的另一个方面，该场所可以包含多于两个区域，其中所述的额外区域可以包含产生杀昆虫毒素的植物。在本发明的一个实施方案中，该场所可以包含第三区域，该区域包含非杀昆虫植物。
本领域技术人员熟知在场所取食的昆虫。优选地，在场所处取食的昆虫包括给植物造成损害的有害昆虫。更优选地，这包括对杀昆虫毒素有抗性或能够发展出抗性的昆虫。更优选地，包含选自如下组的昆虫：
菜豆象(Acanthoscelides obtectus)，豆象属(Bruchus spp.)，瘤背豆象属(Callosobruchus sps.)(bruchid beetles)，呵甲属(Agriotes spp.)(细胸金针虫类)，金龟属(Amphimallon spp.)(chafer beetles)，棉铃象(Anthonomus grandis)(cotton boll weevil)，种子象(Ceutorhynchusassimilis)(cabbage seed weevil)，甘薯象属(Cylas spp.)(甘薯象)，叶甲属(Diabrotica spp.)(corn root worms)，豆芫菁属(Epicauta spp.)(blackblister beetles)，猎椿属(Epilachna spp.)(melon beetles等)，马铃薯叶甲(Leptinotarsa decemlineata)(Colorado potato beetle)露尾甲属(Meligethes spp.)(blossom beetles)，鳃金龟属(Melolonthaspp.)(cockchafers)，菜跳甲属(Phyllotreta spp.)，蚤跳甲属(Psylliodesspp.)(flea beetles)，日本金龟子(Popillia japonica)(Japanese beefle)，小蠹属(Scolytus spp.)(bark beetles)，长翅卷蛾属(Acleris spp.)(fruitfree tortrix)，甘薯珍蝶(Acraea acerata)(sweet potato butterfly)，地夜蛾属(Agrotis spp.)(cutworms)，Autographa gamma(silver-Y moth)，禾草螟属(Chilo spp.)(普通蛀茎夜蛾)，苹果皮小卷蛾(Cydia pomonella)(codling moth)，苏丹棉铃虫(Diparopsis spp.)(赤柿铃虫)，光裳夜蛾属(Ephestia spp.)(warehouse moths)，实夜蛾属(Heliothis spp.)，Helicoverpaspp.(budworms，bollworms)，甘蓝夜蛾(Mamestra brassicae)(cabbage moth)，Manduca spp.(hornworms)，豆荚野螟(Maruca tes tulalis)(mung moth)，光腹夜蛾属(Mythimna spp.)(cereal armyworms)，欧洲玉米螟(Ostrinianubilalis)(European corn borer)，棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)(pink bollworm)，马铃薯麦蛾(Phthorimaea operculella)(potato tubermoth)，欧洲粉蝶(Pieris brassicae)(large white butterfly)，菜粉蝶(Pieris rapae)(small white butterfly)，印度谷斑螟(Plodiainterpunctella)(Indian grain moth)，小菜蛾(Plutellaxylostella)(diamond-back moth)，Pseudoplusia includens(soybean looper)，麦蛾(Sitatroga cerealella)(Angoumois grain moth)，贪夜蛾属(Spodopteraspp.)(armyworms)，Trichoplusia ni(cabbage semilooper)，蟋蟀属(Achetaspp.)(田蟋)，蝼蛄属(Gryllotalpa spp.)(mole crickets)，飞蝗(Locustamigratoria)(migratory locust)，沙漠蝗(Schistocerca gregaria)(desertlocust)，Acrythosiphon pisum，果蝇属(Drosophila spp.)，Acrosternumhilare(green stink bug)，棉蚜(Aphis gossypii)(cotton aphid)，Campylomma liebnechti(apple dimpling bug)，Creontiades dilutus(greenmirid)，Crocidosema plebejana(cotton tipworm)，Earias huegelli(roughbollworm)，Euschistus servus(brown stink bug)，花蓟马属(Frankliniellaspp.)(thrips)，美国牧草盲蝽(Lygus lineolaris)(tarnished plant bug)，叶螨(Tetranychus urticae)(spider mite)以及烟蓟马(Thrips tabaci)(onion thrips).
最优选地，包含选自如下组的昆虫：棉铃象(Anthonomus grandis)(cottonboll weevil)，棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)(pink bollworm)，烟蚜夜蛾(Heliothis virescens)(tobacco budworm)，谷实夜蛾(Helicoverpazea)(cotton bollworm)，棉铃虫(Helicoverpa armigera)(American bollworm)，细点突夜蛾(Helicoverpa punctigera)(native bollworm)，甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)(beet armyworm)和草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)(fall armyworm)。
利用本公开的好处，本领域技术人员将会熟悉那些可以在可能适于在本发明中应用的植物中表达的杀昆虫毒素。适合的毒素甚至可以是那些现有技术中已知的。例如它们包含苏云金芽孢杆菌的晶体蛋白，其中已经有许多被深入研究过并是现有技术中所公知的，如Cry1Ac、Cry2Ab和Cry1F。可以用于本发明的来自苏云金芽孢杆菌的蛋白毒素的非限制性列举可以在互联网上在如下地址获得：http://www.biols.susx.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/index.html。杀昆虫毒素的另外非限制性例子是来自苏云金芽孢杆菌的植物杀昆虫蛋白VIP3A和VIP3B，来自Paecilomyces farinosus的445(参见国际专利申请公开号WO01/00841)和GGK(参见国际专利申请公开号WO02/098911)。可供选择的合适的杀昆虫毒素可以，例如从细菌、真菌、植物或其他来源中分离获得。可将编码这些毒素的基因在植物可操作基因盒的控制下，使用标准分子和细胞生物学技术克隆和转化入合适的植物。可通过克隆编码毒素的基因使之处于组织特异性启动子的控制下，使毒素靶向到植物的特定部位如根，叶或种子。或者，可以通过使用诱导性或时间性启动子使毒素只在植物的某一个生长阶段产生。第一和第二杀昆虫毒素可以对不同昆虫种类谱有杀昆虫性。优选第一和第二毒素对相同或相近昆虫种类有杀昆虫性，或杀昆虫种类谱相互交叠。优选第一和第二毒素彼此作用不同的结合部位。更优选，第一和第二毒素彼此具有不同的作用方式。
在本发明的一个方面，第一和第二区域的植物可任选地展示其它有益性状，所述性状也可以已通过基因克隆和植物转化而被引入。在植物中任何数量的这些性状可以与杀昆虫毒素堆叠。例如，任何一个区域的植物可以对特定除草剂、真菌病、病毒感染或线虫侵染表现出抗性。对除草剂产生抗性的例子描述于国际专利申请公开号WO00/66747中，其中酶EPSP合酶的突变形式在植物中表达，从而使该植物对除草剂草甘膦具有耐药性。
在本发明的一个具体实施方案中，第二区域距第一区域一英里以内。在本发明的另一个实施方案中，第二区域距第一区域四分之一英里以内。在另一的实施方案中，第二区域邻近第一区域。在另一实施方案中第二区域是围绕第一区域周界的边界。在另一实施方案中，第二区域包含有位于第一区域内的一个或多个带状地。在另一实施方案中场所包含位于该场所内的随机分布的第一和第二区域。图1-10提供的示意图代表了本发明场所中第一和第二区域可能布置的非限制性例子。在本发明的一个方面，第一和第二区域的镶嵌模式可被专门排除。在本发明的场所包含第三区域、而该第三区域包含非杀昆虫性植物的一个实施方案中，也可以根据上述描述的布置来相对于第一和第二区域布置所述第三区域。
根据本发明的场所可以被包含在农场里，其中所述至少两个区域是田地。以下非限制性例子描述了田地的可能布置。例如，田地可以互相毗邻(参见图5-7)。或者，本发明的场所可以是田地，其中所述至少两个区域是包含不同植物该田地的区域。例如，第二区域可以排列成为环绕第一区域周边的边界(参见图1)，成为一系列水平或垂直条块位于第一区域中间(参见图2和3)或成为在第一区域中的块(参见图4)。在场所中的区域布署依赖于靶标害虫的生物学或活动性。本发明的一个方面，可以有一个包含或由非杀昆虫植物、非转基因植物、非寄主植物或未耕作的地块组成的边界环绕在场所的周围。在本发明的另一个方面，场所可以包含第三区域，所述的区域是，例如，围绕第一和/或第二区域的边界，并包含非杀昆虫性植物。
或者，根据本发明的场所可以被包含在例如花园、森林、温室或种子贮藏所(seed store)中。场所甚至可以被包含在湖泊中以至于本发明被用于控制水生昆虫。不过，本发明的范围被清楚地限定在本发明可以发挥功效的场所。本领域技术人员可以理解，本发明排除所述场所是世界的可能性，例如其中第一区域是美洲而第二区域是欧洲。
在本发明特定的实施方案中，场所包含至少两个区域，其中第一区域包含至少产生第一杀昆虫毒素的植物，而第二区域包含至少产生第二杀昆虫毒素的植物，其中第一杀昆虫毒素具有与第二杀虫毒素不同的作用方式。已知杀昆虫化学品和毒素的作用方式的例子包含，但不局限于：乙酰胆碱酯酶抑制剂、γ-氨基丁酸门控氯离子通道拮抗剂、钠离子通道调节剂、乙酰胆碱受体调节剂、氯离子通道激活剂、保幼激素模拟物、熏蒸剂、选择性取食阻断剂、生长抑制剂、昆虫中肠膜破坏剂、氧化磷酸化抑制剂、ATP形成破坏剂、氧化磷酸化解偶联剂、镁刺激的腺苷三磷酸酶(magnesium stimulated ATPase)抑制剂、几丁质生物合成抑制剂、蜕皮激素激动剂或破坏剂、电子转移抑制剂和电压依赖钠离子通道阻滞剂。例如，第一毒素是昆虫中肠膜破坏剂，例如来自苏云金芽孢杆菌的晶体毒素，而第二毒素可以是生长抑制剂。
本发明的另一实施方案中，第一杀昆虫毒案是来自苏云金芽孢杆菌的晶体蛋白而第二杀昆虫毒素是来自苏云金芽孢杆菌的植物杀昆虫蛋白(vegetativeinsecticidal protein，VIP)，或者反过来。很多来自苏云金芽孢杆菌的晶体蛋白已经被分离出来并且已知具有杀昆虫效应。优选地，本发明的晶体蛋白是Cry1Ac。优选VIP蛋白是VIP3A。本发明的一个方面，产生第一或第二杀昆虫毒素的植物可以同时包含Cry1Ac和Cry2Ab。
本发明另一实施方案中，含有第一毒素的植物和含有第二毒素的植物来自不同属。例如含有第一毒素的植物可以是来自棉属(Gossypium L.)的棉花植物，而含有第二毒素的植物可以是来自玉蜀黍属(Zea L.)的玉米植物。在另一非限制性实施例中，含有第一毒素的植物可以是来自小麦属(Triticum L.)的小麦植物，及含有第二毒素的植物可以是来自大麦属(Hordeum)的大麦植物。
本发明的另一实施方案中，含有第一毒素的植物和含有第二毒素的植物来自同一属。本发明的另一实施方案中，含有第一毒素的植物和含有第二毒素的植物是棉花植物。优选植物是相同物种的。更优选地植物是Upland Cotton物种陆地棉(Gossypium hirsutum)。第一区域和第二区域的棉花植物可以是相同或不同品种的植物。
本发明的另一实施方案中，场所的至少5％包含第一区域且场所的至少5％包含第二区域。在一个备选的实施方案中，场所的至少20％包含第一区域且场所的至少20％包含第二区域。在另一个备选的实施方案中，场所的50％包含第一区域且场所的50％包含第二区域。
另外，本发明提供了喷洒化学品到场所的一部分区域或所有区域或所述区域的部分的选择。化学品可以，例如，是杀昆虫剂，杀真菌剂或除草剂。优选地，所述杀昆虫化学品作用在与第一和/或第二区域植物产生的杀昆虫毒素不同的结合位点。优选地所述杀昆虫化学品与第一和/或第二区域植物产生的杀昆虫毒素具有不同的作用方式。更优选地，化学品不是苏云金芽孢杆菌杀昆虫剂。
根据本发明，提供了一种控制昆虫的方法，包括提供昆虫取食的场所，所述场所包含至少两个区域，其特征在于：a)第一区域包含至少产生第一杀昆虫毒素的植物；和b)第二区域包含至少产生第二杀昆虫毒素的植物；其中能对第一毒素发展抗性的昆虫不对第二毒素发展抗性，并且当第二区域的植物产生第二毒素但不产生第一毒素时，第一区域包含产生第一毒素但不产生第二毒素的植物。
这是使用的词语“控制”(controlling)或“控制”(control)不仅仅指昆虫的死亡，而是还包含其他对昆虫的有害影响，例如：疾病、拒食剂活性、生长停滞、繁殖能力降低和生殖力下降。
在本发明的一个实施方案中，如上描述的场所被用在控制昆虫的方法中。
根据本发明，提供了一种减少对第一杀昆虫毒素抗性的发生率的方法，包括提供包含至少两个区域的昆虫取食场所的步骤，其特征在于：a)第一区域包含至少产生第一杀昆虫毒素的植物；和b)第二区域包含至少产生第二杀昆虫毒素的植物；其中能对第一毒素发展抗性的昆虫不对第二毒素发展抗性，并且当第二区域的植物产生第二毒素但不产生第一毒素时，第一区域包含产生第一毒素但不产生第二毒素的植物，以致已发展了或正在发展对第一杀昆虫毒素抗性的昆虫被第二毒素控制。
术语“已发展了抗性”和“正在发展抗性”指的是在昆虫种群中而不是个体昆虫中的抗性。虽然个体昆虫明显对一种杀昆虫毒素产生抗性是可能的，例如通过过量产生解毒酶来对摄取毒素作出反应，但是，这种诱导酶产生的能力可能是作为昆虫基因组突变的结果预定的。因此，昆虫孵化成对一种特定毒素有抗性或者敏感。词语“已发展了抗性”和“正在发展抗性”包含通过世代繁殖经进化发展的抗性。
本发明的一个实施方案中，如上描述的场所被用于降低昆虫对第一杀昆虫毒素抗性发生率的方法中。
本发明的另一实施方案中，提供了如上描述的方法或场所，其中所述第一或第二区域包含
Figure C20048000869100131
棉花植物。优选地，第一或第二区域包含产生杀昆虫毒素Cry1Ac的
Figure C20048000869100132
棉花植物。更优选地，第一或第二区域包含在同一植物中产生杀昆虫毒素Cry1Ac和Cry2Ab的Bollgard棉花植物。
本发明的另一实施方案中，提供了如上描述的方法或场所，其中第一区域包含
Figure C20048000869100134
棉花植物，而第二区域包含VIP棉花植物。在另外一个实施方案中，提供了如上描述的方法或场所，其中第一区域包含VIP棉花植物而且第二区域包含
Figure C20048000869100135
棉花植物。
Figure C20048000869100136
棉花植物可以是Bollgard
Figure C20048000869100137
或Bollgard
Figure C20048000869100138
VIP棉花植物产生杀昆虫毒素VIP3A(参见，例如，国际专利申请号PCT/EP03/11725)。在本发明的另一方面，第一区域包含VIP棉花植物而且第二区域包含
Figure C20048000869100139
棉花植物。
本发明的另一实施方案中，提供了如上描述的方法或场所，其中第一或第二区域包含表达杀昆虫毒素Cry3A或其修饰变型的植物。本发明的另一实施方案中，提供了如上描述的方法或场所，其中第一区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3A毒素或其修饰变型的植物，第二区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3B毒素的植物。Cry3A的修饰变型包含，例如，在结构域1中含有组织蛋白酶G蛋白酶识别位点的Cry3A毒素，例如在国际专利申请公开号WO03/18810中所描述的。
除了包含表达用于降低昆虫抗性发生率的杀昆虫毒素的植物的昆虫取食场所外，本发明还包括线虫或螨取食的场所，其含有表达分别用于降低线虫或螨虫抗性发生率的杀线虫或杀螨虫蛋白质的植物，及其方法和用途。
在本发明的一个方面，第一区域植物和第二区域植物都不产生Cry3毒素。在本发明的另一方面，第一区域植物和第二区域植物都不产生Cry3B毒素。例如，本发明可以专门排除所述场所的一个区域含有产生Cry3B毒素或其变体的场所。
附图说明
附图示意了场所中第一和第二区域之布置的非限制性实例。
图1-第二区域形成环绕第一区域周边的边界
图2-第二区域形成第一区域任一边的括号形区域
图3-第二区域形成第一区域之间的一系列水平或垂直条带
图4-第二区域形成第一区域内的块
图5-7-第一和第二区域毗邻
图8-10-多个第一和第二区域
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Claims (18)

1、一种控制昆虫的方法，其包括提供包含至少两个区域的昆虫类害虫取食场所，其特征在于：
a)第一区域包含至少产生第一杀昆虫毒素的植物；和
b)第二区域包含至少产生来自苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)的植物杀昆虫VIP蛋白的植物；其中能对第一杀昆虫毒素发展抗性的昆虫不对所述VIP蛋白发展抗性，并且当第二区域的植物产生所述VIP蛋白但不产生第一杀昆虫毒素时，第一区域包含产生第一杀昆虫毒素但不产生所述VIP蛋白的植物。
2、根据权利要求1所述的方法，其中第二区域是围绕第一区域周边的边界，或第二区域包含在第一区域内的一个或多个条带。
3、根据权利要求1所述的方法，其中场所的至少5％包含第一区域且场所的至少5％包含第二区域。
4、根据权利要求1所述的方法，其中场所的至少20％包含第一区域且场所的至少20％包含第二区域。
5、根据权利要求1所述的方法，其中场所的50％包含第一区域且场所的50％包含第二区域。
6、根据权利要求1所述的方法，其中含有第一杀昆虫毒素的植物与含有来自苏云金芽孢杆菌的VIP蛋白的植物来自不同属。
7、根据权利要求1所述的方法，其中含有第一杀昆虫毒素的植物与含有来自苏云金芽孢杆菌的VIP蛋白的植物来自同一属。
8、权利要求7所述的方法，其中含有第一杀昆虫毒素的植物和含有来自苏云金芽孢杆菌的VIP蛋白的植物是棉花植物。
9、根据权利要求1所述的方法，其中第一杀昆虫毒素具有与所述VIP蛋白不同的结合位点，或者具有与所述VIP蛋白不同的作用方式。
10、根据权利要求1所述的方法，其中第一杀昆虫毒素是来自苏云金芽孢杆菌的晶体蛋白。
11、根据权利要求1-10任一项所述的方法，其中所述来自苏云金芽孢杆菌的VIP蛋白是VIP3A。
12、根据权利要求11所述方法，其中第一区域包含
Figure C2004800086910003C1
棉花植物并且第二区域包含VIP棉花植物，或反过来。
13、根据权利要求1-10任一项所述方法，其中第一或第二区域中的任一个包含
Figure C2004800086910003C2
棉花植物。
14、根据权利要求1-10任一项所述方法，其中第一区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3A毒素或其经修饰的变型的植物，第二区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3B毒素的植物。
15、一种降低昆虫对第一杀昆虫毒素抗性的发生率的方法，包含提供至少包含两个区域的昆虫取食场所的步骤，其特征在于：
a)第一区域包含至少产生第一杀昆虫毒素的植物；和
b)第二区域包含至少产生来自苏云金芽孢杆菌的植物杀昆虫VIP蛋白的植物；
其中能对第一杀昆虫毒素发展抗性的昆虫不对所述VIP蛋白发展抗性，并且当第二区域的植物产生所述VIP蛋白但不产生第一杀昆虫毒素时，第一区域包含产生第一杀昆虫毒素但不产生所述VIP蛋白的植物，以致已发展了或正在发展对第一杀昆虫毒素抗性的昆虫被所述VIP蛋白控制。
16、权利要求1或15所述的方法，其中第一或第二区域中的任一个包含
Figure C2004800086910003C3
棉花植物。
17、权利要求1或15所述的方法，其中第一区域包含
Figure C2004800086910003C4
棉花植物并且第二区域包含VIP棉花植物，或反过来。
18、权利要求1或15所述的方法，其中第一区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3A毒素或其经修饰的变型的植物，第二区域包含含有来自苏云金芽孢杆菌的Cry3B毒素的植物。
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