CN108602862A

CN108602862A - 具有鳞翅目活性的新颖的苏云金芽孢杆菌基因

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Publication number: CN108602862A
Application number: CN201780008157.0A
Authority: CN
Inventors: A.R.阿班德; D.C.塞尔夫; S.H.迪恩; 董华; 施晓梅; L.周; T.C.沃夫
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: CA3007317A1; AR107463A1; BR112018015351A2; WO2017132188A1; US10669555B2; CN108602862B; US20190085037A1

Abstract

本公开提供了获得自苏云金芽孢杆菌菌株的核酸及其变体和片段，该核酸及其变体和片段编码多肽，该多肽针对包括鳞翅目的昆虫有害生物具有杀有害生物活性。本公开的具体实施例提供编码杀有害生物蛋白的分离的核酸、杀有害生物组合物、DNA构建体、以及包含实施例的核酸的经转化的微生物和植物。这些组合物可应用于控制有害生物特别是植物有害生物的方法中。

Description

具有鳞翅目活性的新颖的苏云金芽孢杆菌基因

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月26日提交的美国临时申请号61/287,281的优先权，该申请以其全文通过引用并入本文中。

以电子方式提交的序列表的引用

与本说明书一起以计算机可读形式提交序列表，其文件名为“6060WOPCT_sequence_listing.txt”，创建于2016年1月12日，并且大小为256千字节。该序列表是本说明书的一部分并且以其全文通过引用结合在此。

技术领域

本公开涉及从编码杀有害生物多肽的新颖的苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)基因获得的天然存在的和重组的核酸，所述杀有害生物多肽特征在于针对昆虫有害生物具有杀有害生物活性。本公开的组合物和方法利用所公开的核酸及其编码的杀有害生物多肽，以控制植物有害生物。

发明背景

昆虫有害生物是全世界农作物损失中的一个主要因素。例如，黏虫摄食、黑切根虫损害或欧洲玉米螟损害对农业生产者来说在经济上可能是破坏性的。仅欧洲玉米螟对田间和甜玉米的攻击造成的昆虫有害生物相关的作物损失就已经达到每年约十亿美元的损失和控制费用。

传统上，影响昆虫有害生物群体的主要方法是应用广谱化学杀昆虫剂。然而，消费者和政府监管者同样地越来越关注与化学合成杀有害生物剂的生产和使用相关的环境危害。由于这样的关注，监管者已经禁止或限制了更危险的杀有害生物剂中一些的使用。因此，人们对开发替代性杀有害生物剂有很大的兴趣。

使用微生物剂(如真菌、细菌或其他昆虫物种)对农业意义上的昆虫有害生物进行生物控制，为化学合成杀有害生物剂提供了环境友好且商业上有吸引力的替代品。一般来说，使用生物杀有害生物剂造成污染和环境危害的风险较低，并且生物杀有害生物剂提供比传统广谱化学杀昆虫剂所特有的靶特异性更强的靶特异性。另外，生物杀有害生物剂通常生产成本较低，并且因此能提高多种作物的经济产量。

已知芽孢杆菌(Bacillus)属的微生物的某些物种针对广泛的昆虫有害生物(包括鳞翅目(Lepidoptera)、双翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)、半翅目(Hemiptera)等)具有杀有害生物活性。苏云金芽孢杆菌(Bt)和弧丽金龟芽孢杆菌(Bacillus papilliae)是迄今发现的最成功的生物控制剂。昆虫致病性也已归因于幼虫芽孢杆菌(Bacillus larvae)、缓病芽孢杆菌(Bacillus lentimorbus)、球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)(Harwook编辑，((1989)芽孢杆菌属(普林汉诺出版公司(Plenum Press))，306)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)(WO 96/10083)的菌株。尽管杀有害生物蛋白也已经从芽孢杆菌属的营养生长阶段中分离出来，但是杀有害生物活性似乎集中在伴孢晶体蛋白包含体中。已经分离和表征了编码这些杀有害生物蛋白的若干种基因(参见例如美国专利号5,366,892和5,840,868)。

微生物杀昆虫剂，特别是从芽孢杆菌属菌株获得的那些微生物杀昆虫剂，在农业上作为有害生物化学控制的替代方案起着重要作用。最近，通过对作物植物进行基因工程以产生来自芽孢杆菌属的杀有害生物蛋白，农业科学家已经开发了具有增强的昆虫抗性的作物植物。例如，玉米和棉花植物已被基因工程化以产生从Bt株分离的杀有害生物蛋白(参见例如Aronson(2002)，Cell Mol.Life Sci.[细胞与分子生命科学]59(3)：417-425；Schnepf等人(1998)，Microbiol Mol Biol Rev.[微生物学与分子生物学评论]62(3)：775-806)。这些基因工程化的作物现在广泛应用于美国农业，并且为农民提供了传统昆虫控制方法的环境友好的替代品。另外，经过基因工程化以包含杀有害生物的Cry毒素的马铃薯已经向美国农民出售。虽然它们已被证明在商业上非常成功，但是这些基因工程化的、抗昆虫的作物植物仅对窄范围的经济上重要的昆虫有害生物产生抗性。

因此，仍然需要更广范围的针对昆虫有害物具有杀昆虫活性的新的Bt毒素，例如对来自鳞翅目的更多种昆虫具有活性的毒素。另外，仍然需要针对各种昆虫有害生物具有活性的生物杀有害生物剂以及具有改善的杀昆虫活性的生物杀有害生物剂。

发明内容

提供了用于影响昆虫有害生物的组合物和方法。更具体地，本公开涉及利用编码杀昆虫肽的核苷酸序列以产生表达这些实施例的杀昆虫多肽的经转化的微生物和植物来影响昆虫的方法。在一些方面，这些核苷酸序列编码如下多肽，这些多肽为属于目鳞翅目的至少一种昆虫的杀有害生物剂。

本公开提供了分别编码SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：4的多肽的SEQ ID NO：1和SEQID NO：3的核酸及其片段和变体，所述多肽具有针对昆虫有害生物的杀有害生物活性。本公开提供编码生物活性的(例如杀昆虫的)多肽的所公开的核苷酸序列的片段和变体。

实施例还提供了由所述实施例的天然存在的或经修饰的(例如，经诱变的或经操作的)核酸编码的分离的杀有害生物(例如杀昆虫)多肽。在具体实例中，实施例的杀有害生物蛋白包括由设计用于将特定氨基酸序列引入实施例的多肽的诱变核酸产生的全长蛋白质和多肽的片段。在具体实施例中，相对于自其衍生的天然存在的多肽的活性，多肽具有增强的杀有害生物活性。

实施例的核酸还可以用于产生转基因(例如，经转化的)单子叶植物或双子叶植物，这些单子叶植物或双子叶植物的特征在于包含至少一个稳定掺入的核苷酸构建体的基因组，该核苷酸构建体包含可操作地连接到驱动编码的杀有害生物多肽的表达的启动子的编码序列。因此，也提供了经转化的植物细胞、植物组织、植物及其种子。

在具体实施例中，经转化的植物可以使用已经被优化以在宿主植物中增加表达的核酸来产生。例如，可以将实施例的杀有害生物多肽之一反向翻译以产生如下核酸，该核酸包含针对在特定宿主例如作物植物像玉米(玉蜀黍(Zea mays))中表达而优化的密码子。通过这样的经转化的植物(例如双子叶植物或单子叶植物)的编码序列的表达将导致杀有害生物多肽的产生并赋予植物增加的昆虫抗性。一些实施例提供表达杀有害生物多肽的转基因植物，这些转基因植物可应用于影响各种昆虫有害生物的方法中。

实施例还包括含有所述实施例的杀昆虫多肽的杀有害生物或杀昆虫组合物，并且可以任选地包含其他的杀昆虫肽。这些实施例涵盖将这些组合物应用于昆虫有害生物的环境以便影响昆虫有害生物。

发明详述

本公开的实施例涉及用于影响昆虫有害生物，特别是植物有害生物的组合物和方法。更具体地，实施例的分离的核酸及其片段和变体包含编码杀有害生物多肽(例如蛋白质)的核苷酸序列。所公开的杀有害生物蛋白是针对昆虫有害生物(例如但不限于鳞翅目的昆虫有害生物)具有生物活性的(例如杀有害生物的)。

实施例的组合物包含编码杀有害生物多肽的分离的核酸及其片段和变体、含有实施例的核苷酸序列的表达盒、分离的杀有害生物蛋白和杀有害生物组合物。相对于相应的野生型蛋白质的杀有害生物活性，一些实施例提供了特征为改善的针对鳞翅目的杀昆虫活性的经修饰的杀有害生物多肽。实施例进一步提供了用这些新颖核酸转化的植物和微生物，以及涉及使用这样的核酸、杀有害生物组合物、转化的生物体及其产物来影响昆虫有害生物的方法。

实施例的核酸和核苷酸序列可以用于转化任何生物体，以产生编码的杀有害生物蛋白。提供了涉及使用这样的经转化的生物体来影响或控制植物有害生物的方法。实施例的核酸和核苷酸序列也可用于转化细胞器例如叶绿体(McBride等人，(1995)Biotechnology[生物技术]13：362-365；以及Kota等天，(1999)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]96：1840-1845)。

实施例进一步涉及编码生物活性的杀有害生物蛋白的天然存在的编码序列的片段和变体的鉴定。实施例的核苷酸序列可直接应用于影响有害生物，特别是昆虫有害生物例如鳞翅目有害生物的方法中。因此，实施例提供了不依赖于传统的化学合成杀昆虫剂的使用而影响昆虫有害生物的新方法。实施例涉及天然存在的可生物降解的杀有害生物剂和编码它们的基因的发现。

实施例进一步提供也编码生物活性的(例如杀有害生物的)多肽的天然存在的编码序列的片段和变体。实施例的核酸涵盖已经针对通过特定生物体的细胞的表达而优化的核酸或核苷酸序列，例如基于具有增强的杀有害生物活性的多肽的氨基酸序列使用植物偏好性密码子进行反向翻译(即回向翻译)的核酸序列。实施例进一步提供对实施例的多肽赋予改善或改变的性质的突变。参见，例如美国专利7,462,760。

在以下描述中，广泛地使用了大量术语。提供以下定义以帮助理解这些实施例。

单位、前缀和符号可以按它们SI接受的形式来表示。除非另外指明，否则核酸从左向右以5′至3′方向书写；氨基酸序列都从左向右以氨基到羧基方向书写。数值范围包括限定范围的数值在内。本文氨基酸可以通过它们普遍已知的三字母符号或通过IUPAC-IUB生物化学术语委员会推荐的单字母符号来表示。同样，核酸可以通过它们普遍接受的单个字母代码来表示。以上定义的术语总体上参照说明书而更完整地定义。

如本文使用的，“核酸”包括提及处于单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸聚合物，并且除非另外限制，涵盖由于以与天然存在的核苷酸相似的方式杂交至单链核酸而具有天然核苷酸的基本性质的已知类似物(例如肽核酸)。

如本文使用的，当在指定核酸的上下文中使用时，术语“编码”(encoding)或“编码的”(encoded)意指核酸包含将核苷酸序列直接转换为指定蛋白质的必要信息。通过密码子使用来详细说明用来编码蛋白质的信息。一种编码蛋白质的核酸在该核酸的翻译区之内可以包括非翻译序列(例如内含子)或可能缺乏此类插入的非翻译序列(例如在cDNA中)。

如本文使用的，提及特定多核苷酸或其编码蛋白的“全长序列”意指具有天然(非合成)内源序列的整个核酸序列或整个氨基酸序列。全长多核苷酸编码特定蛋白质的全长、催化活性形式。

如本文使用的，在核苷酸序列方向的上下文中使用的术语“反义”是指以反义链转录的方向可操作地连接至启动子的双链多核苷酸序列。反义链与内源转录产物充分互补，这样使得内源性转录产物的翻译经常被抑制。因此，在特定核苷酸序列的上下文中使用术语“反义”的情况下，该术语是指参比转录产物的互补链。

术语“多肽”、“肽”以及“蛋白”在此可互换使用，是指氨基酸残基的聚合物。这些术语应用于氨基酸聚合物，其中一个或多个氨基酸残基是相应的天然发生的氨基酸以及天然发生的氨基酸聚合物的一种人工化学类似物。

术语“残基”或“氨基酸残基”或“氨基酸”在此可互换使用，是指并入蛋白质、多肽或肽(共同称为“蛋白质”)中的氨基酸。氨基酸可以是天然存在的氨基酸并且，除非另外限制，否则可以涵盖能以与天然存在的氨基酸类似的方式起作用的天然氨基酸的已知类似物。

实施例的多肽可以从本文公开的核酸或通过使用标准分子生物学技术来产生。例如，实施例的蛋白可以通过在适当的宿主细胞中表达实施例的重组核酸或可替代地通过组合体外程序来产生。

如本文使用的，术语“分离的”和“纯化的”可互换地使用，是指核酸或多肽或其生物学活性部分实质上或基本上不含如在其天然存在的环境中发现的通常伴随该核酸或多肽或与其互相作用的组分。因此，分离的或纯化的核酸或多肽实质上不含其他细胞物质或当通过重组技术产生时的培养基，或当为化学合成时实质上不含化学前体或其他化学品。

“分离的”核酸一般不含在衍生该核酸的生物体的基因组DNA中自然位于该核酸侧翼的序列(即位于该核酸5′和3′端的序列)(例如像蛋白质编码序列)。例如，在各种实施例中，分离的核酸可以包含少于约5kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kb或0.1kb的核苷酸序列，这些序列在衍生该核酸的细胞的基因组DNA中自然位于该核酸侧翼。

如本文使用的，术语“分离的”或“纯化的”，如其用于提及实施例的多肽，意指分离的蛋白质实质上不含细胞材料并且包括具有少于约30％、20％、10％或5％(以干重计)污染蛋白质的蛋白质的制剂。当重组生产实施例的蛋白质或其生物活性部分时，培养基含有少于约30％、20％、10％或5％(以干重计)的化学前体或非目标蛋白质化学品。

贯穿本说明书，词语“包括(comprising)”或变体例如“包括”(comprises或comprising)将被理解成暗示含有一种阐明的要素、整体或步骤，或者多个要素、整体或步骤的组，但是不排除任何其他的要素、整体或步骤，或者多个要素、整体或步骤的组。

如本文使用的，术语“影响昆虫有害生物”是指在任何发育阶段影响昆虫摄食、生长和/或行为的变化，包括但不限于：杀死昆虫；延缓生长；阻止生殖能力；拒摄食活动；等等。

如本文使用的，术语“杀有害生物活性”和“杀昆虫活性”同义地用于指生物体或物质(例如，像蛋白质)的活性，该活性可以通过但不限于有害生物死亡率、有害生物重量损失、有害生物抵抗性、以及摄食和暴露适当时长后有害生物的其他行为和物理变化来度量。因此，具有杀有害生物活性的生物体或物质不利地影响有害生物适应度的至少一个可测量的参数。例如，“杀有害生物蛋白”是自身或与其他蛋白质组合显示杀有害生物活性的蛋白质。

如本文使用的，术语“杀有害生物有效量”意指当存在于有害生物环境中时具有杀有害生物活性的物质或生物体的量。对于每种物质或生物体，针对在特定环境中受影响的每种有害生物，根据经验确定杀有害生物有效量。类似地，当有害生物是昆虫有害生物时，可以使用“杀昆虫有效量”来表示“杀有害生物有效量”。

如本文使用的，术语“重组工程化”或“工程化”意指基于对蛋白质作用机制的理解和考虑被引入、缺失或取代的氨基酸，利用重组DNA技术来引入(例如，工程化)蛋白质结构的变化。

如本文使用的，术语“突变体核苷酸序列”或“突变”或“诱变的核苷酸序列”意指已经被诱变或改变以包含不存在于相应的野生型序列中的一个或多个核苷酸残基(例如，碱基对)的核苷酸序列。这样的诱变或改变由核酸残基的一个或多个添加、缺失、取代或取代组成。当通过添加、除去或替换蛋白水解位点的氨基酸来进行突变时，只要实现突变的目的(即只要位点处的蛋白质水解发生变化)，这样的添加、去除或替换可以在蛋白水解位点基序内或邻近处。

突变体核苷酸序列可以编码显示改善或降低的杀昆虫活性的突变型杀昆虫毒素，或编码赋予含有其的多肽改善或降低的杀昆虫活性的氨基酸序列。如本文使用的，在蛋白质或多肽或氨基酸序列的上下文中的术语“突变体”或“突变”是指已经被诱变或改变以包含不存在于相应的野生型序列中的一个或多个氨基酸残基的序列。这样的诱变或改变由氨基酸残基的一个或多个添加、缺失、或取代或替换组成。突变体多肽显示出改善的或降低的杀昆虫活性，或表示赋予含有其的多肽改善的杀昆虫活性的氨基酸序列。因此，术语“突变体”或“突变”是指突变体核苷酸序列和编码的氨基酸中的一个或两者。突变体可以单独使用或与实施例的其他突变体或与其他突变体以任何相容的组合使用。“突变体多肽”可能相反地显示出杀昆虫活性的降低。在向特定核酸或蛋白质中添加多于一个突变的情况下，可以同时或依次添加突变；如果顺序地，能以任何合适的顺序添加突变。

如本文使用的，术语“改善的杀昆虫活性”或“改善的杀有害生物活性”是指相对于其相应的野生型蛋白的活性具有增强的杀昆虫活性的实施例的杀昆虫多肽，和/或针对更广泛的昆虫有效的杀昆虫多肽，和/或对对于野生型蛋白质的毒性不敏感的昆虫具有特异性的杀昆虫多肽。改善或增强的杀有害生物活性的发现需要证明针对昆虫靶标至少10％的杀有害生物活性的增加，或相对于针对相同昆虫确定的野生型杀昆虫多肽的杀有害生物活性至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、70％、100％、150％、200％或300％或更高的杀有害生物活性的增加。

例如，提供了改善的杀有害生物或杀昆虫活性，其中相对于受野生型Bt毒素影响的昆虫的范围，更大或更窄范围的昆虫受该多肽的影响。在希望多功能性的情况下，可能希望更广范围的影响，而在例如有益的昆虫否则可能受到毒素的使用或存在的影响的情况下，可能希望更窄范围的影响。虽然实施例不受任何特定的作用机制的约束，但也可以通过多肽的一个或多个特征的改变来提供改善的杀有害生物活性；例如，相对于相应的野生型蛋白质的稳定性或寿命，昆虫肠中多肽的稳定性或寿命可以增加。

如本文使用的，术语“毒素”是指显示杀有害生物活性或杀昆虫活性或改善的杀有害生物活性或改善的杀昆虫活性的多肽。“Bt”或“苏云金芽孢杆菌”毒素旨在包括在各种Bt菌株中发现的更广泛类型的Cry毒素，其包括诸如Cry1s、Cry2s或Cry3s的毒素。

术语“蛋白水解位点”或“切割位点”是指赋予对一类蛋白酶或特定蛋白酶敏感性的氨基酸序列，这样使得含有氨基酸序列的多肽被该类蛋白酶或特定蛋白酶消化。认为蛋白水解位点对识别该位点的一个或多个蛋白酶“敏感”。在本领域中应当理解，消化的效率将变化，并且消化效率的降低可以导致多肽在昆虫肠中的稳定性或寿命的增加。因此，蛋白水解位点可以赋予多于一种蛋白酶或一类蛋白酶敏感性，但是各种蛋白酶在该位点处消化的效率可能不同。蛋白水解位点包括例如胰蛋白酶位点、胰凝乳蛋白酶位点和弹性蛋白酶位点。

研究已经表明，鳞翅目的昆虫肠蛋白酶包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶。参见例如Lenz等人(1991)，Arch.Insect Biochem.Physiol.[昆虫生物化学与生理学档案]16：201-212；以及Hedegus等人(2003)，Arch.Insect Biochem.Physiol.[昆虫生物化学与生理学档案]53：30-47。例如，在棉铃虫(Helicoverpa armigera)幼虫的中肠中已经发现了约18种不同的胰蛋白酶(参见Gatehouse等人，(1997)Insect Biochem.Mol.Biol.[昆虫生物化学与分子生物学]27：929-944)。已经研究了这些蛋白酶的优选蛋白水解底物位点。参见Peterson等人，(1995)Insect Biochem.Mol.Biol.[昆虫生物化学与分子生物学]25：765-774。

已经进行努力来了解Bt毒素的作用机制并且使用改善的性能来工程化毒素。已经表明，昆虫肠蛋白酶可以影响Bt Cry蛋白质对昆虫的影响。一些蛋白酶通过将它们从“原毒素”形式加工成毒性形式或“毒素”来活化Cry蛋白质。参见，Oppert(1999)，Arch.InsectBiochem.Phys.[昆虫生物化学与生理学档案]42：1-12；以及Carroll等人，(1997)J.Invertebrate Pathology[无脊椎动物病理学杂志]70：41-49。毒素的这种活化可以包括从蛋白质中除去N-和C-末端肽，并且还可以包括蛋白质的内部切割。其他蛋白酶可以降解Cry蛋白质。参见Oppert，同上。

不同特异性的Cry毒素的氨基酸序列的比较揭示出五个高度保守的序列块。在结构上，毒素包括三个不同的结构域，从N-到C-末端它们是：涉及孔形成的七个α螺旋的簇(称为“结构域1”)、涉及细胞结合的三个反平行β片层(称为“结构域2”)以及β夹心(称为“结构域3”)。这些结构域的位置和属性是本领域技术人员已知的。参见，例如Li等人，(1991)Nature[自然]，305：815-821以及Morse等人(2001)，Structure[结构]，9：409-417。当提及特定的结构域例如结构域1时，应当理解，关于特定序列结构域的确切端点不是关键的，只要其序列或部分包括提供至少一些归因于特定的结构域的功能的序列。因此，例如，当提及“结构域1”时，旨在特定序列包括七个α-螺旋的簇，但是关于该簇使用或引用的序列的确切端点不是关键的。本领域技术人员熟悉此类端点的确定和此类功能的评估。

为了更好地表征和改善Bt毒素，研究了细菌Bt的菌株。发现从Bt菌株的培养物制备的晶体制剂针对大量鳞翅目有害生物具有杀有害生物活性(参见例如实例1)。进行了努力以鉴定编码来自所选菌株的晶体蛋白的核苷酸序列，并从这些细菌菌株中分离实施例的野生型(即天然存在的)核酸，克隆到表达载体中，并转化到大肠杆菌中。取决于给定制剂的特征，认识到杀有害生物活性的证明有时需要胰蛋白酶预处理来活化杀有害生物蛋白。因此，应当理解，一些杀有害生物蛋白需要蛋白酶消化(例如，通过胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶及类似物)进行活化，而其他蛋白质在没有活化的情况下是具有生物活性的(例如杀有害生物的)。

这样的分子可以通过例如美国专利7,462,760所述的方法进行改变。另外，核酸序列可以被工程化以编码含有另外的突变的多肽，这些突变相对于天然存在的多肽的杀有害生物活性赋予改善或改变的杀有害生物活性。此类工程化的核酸的核苷酸序列包括在野生型序列中未发现的突变。

通常通过包括以下步骤的方法制备实施例的突变多肽：获得编码Cry家族多肽的核酸序列；基于在毒素作用模式中提出的靶结构域功能的考虑，分析多肽的结构以鉴定用于诱变潜在基因序列的特定“靶”位点；将一个或多个突变引入核酸序列以在编码的多肽序列的一个或多个氨基酸残基中产生期望的变化；并测定产生的多肽的杀有害生物活性。

许多Bt杀昆虫毒素通过其氨基酸序列和三级结构的相似性以各种程度相关，并且获得Bt毒素的晶体结构的方法是熟知的。Cry3A、Cry3B和Cry1A多肽的示例性高分辨率晶体结构溶液可在文献中获得。Cry3A(Li等人(1991)Nature[自然]353：815-821)和Cry1A(Grochulski等人(1995)J.Mol.Biol.[分子生物学杂志]254：447-464)的经解析结构提供了对Cry毒素的结构和功能之间关系的深入了解。对Bt毒素的公开的结构分析和与特定结构、基序等相关的报道的功能的综合考虑表明毒素的特定区域与蛋白质的作用模式的特定功能和离散步骤相关。例如，从Bt分离的许多毒素通常被描述为包括三个结构域：涉及孔形成的七螺旋束、与受体结合相关的三片层结构域、以及β-夹心基序(Li等人(1991)Nature[自然]305：815-821)。Cry毒素共享惊人相似的三结构域结构，尽管它们在氨基酸序列和特异性方面有很大差异。

如美国专利号7,105,332和7,462,760中所报道的，通过靶向位于毒素的结构域1的α螺旋3和4之间的区域可以改善Cry蛋白的毒性。这一理论的前提是关于杀昆虫毒素的知识体系，包括：1)据报道，Cry3A毒素的结构域1的α螺旋4和5被插入排列在易感昆虫中肠内的细胞的脂质双层中(Gazit等人，(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]95：12289-12294)；2)发明人关于野生型蛋白质的氨基酸序列内的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶切割位点的位置的认识；3)在通过胰蛋白酶或胰凝乳蛋白酶处理进行体外活化后，观察到野生型蛋白质对某些昆虫更具活性；和4)报道消化来自3′末端的毒素导致对昆虫的毒性降低。

可以产生一系列突变并且置于各种背景序列中以产生具有增强或改变的杀有害生物活性的新颖多肽。参见，例如美国专利7,462,760。这些突变体包括但不限于：在位于结构域1的螺旋3和4之间的区域中添加至少多一个的蛋白酶敏感位点(例如胰蛋白酶切割位点)；用不同的蛋白酶敏感位点置换野生型序列中的原始蛋白酶敏感位点；在特定位置添加多个蛋白酶敏感位点；在一个或多个蛋白酶敏感性位点附近添加氨基酸残基以改变多肽的折叠并因此增强多肽在所述一个或多个蛋白酶敏感性位点处的消化；并添加突变以保护多肽免受降低毒性的降解性消化的影响(例如，制造一系列突变，其中野生型氨基酸被缬氨酸置换以保护多肽免于消化)。突变可以单独使用或以任何组合使用以提供实施例的多肽。

以这种方式，实施例提供了包含多种突变的序列，例如包含位于编码的多肽的结构域1的α-螺旋3和4之间的另外的或替代性蛋白酶-敏感性位点的突变。

作为另外的或替代性蛋白酶敏感位点的突变可能对几类蛋白酶例如丝氨酸蛋白酶(包括胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶)、或酶例如弹性蛋白酶敏感。因此，可以设计作为另外的或替代性蛋白酶敏感位点的突变以便该位点容易被一类蛋白酶(例如哺乳动物蛋白酶或昆虫蛋白酶)识别和/或切割。也可设计蛋白酶敏感位点以被特定类别的酶或已知在生物体中产生的特定酶例如像由玉米穗蛾(Heliothis zea)产生的胰凝乳蛋白酶切割(Lenz等人(1991)，Arch.Insect Biochem.Physiol.[昆虫生物化学和生理学档案]16：201-212)。突变还可以赋予对蛋白水解消化的抗性，例如，对在肽的C末端被胰凝乳蛋白酶消化的抗性。

在编码的多肽的氨基酸序列中存在另外的和/或替代性蛋白酶敏感位点可以改善由实施例的核酸编码的多肽的杀有害生物活性和/或特异性。因此，与未修饰的野生型毒素相比，实施例的核苷酸序列可以被重组工程化或操作以产生具有改善的或改变的杀昆虫活性和/或特异性的多肽。另外，本文公开的突变可以放置于其他核苷酸序列中或与其他核苷酸序列结合使用，以提供改善的特性。例如，易被昆虫胰凝乳蛋白酶切割的蛋白酶敏感位点，例如，在披肩黏虫(bertha armyworm)或玉米穗蛾中发现的胰凝乳蛋白酶(Hegedus等人(2003)，Arch.Insect Biochem.Physiol.[昆虫生物化学和生理学档案]53：30-47；以及Lenz等人(1991)，Arch.Insect Biochem.Physiol.[昆虫生物化学和生理学档案]16：201-212)可以放置于Cry背景序列中以对该序列提供改善的毒性。以这种方式，实施例提供具有改善的特性的毒性多肽。

例如，诱变的Cry核苷酸序列可以包含另外的突变体，这些突变体包含将第二胰蛋白酶敏感性氨基酸序列(除天然存在的胰蛋白酶位点之外)引入编码的多肽中的另外的密码子。实施例的替代性添加突变体包括另外的密码子，这些密码子被设计用于将至少一个另外的不同的蛋白酶敏感位点引入多肽，例如直接位于天然存在的胰蛋白酶位点的5′或3′的胰凝乳蛋白酶敏感位点。可替代地，可以产生取代突变体，其中编码天然存在的蛋白酶敏感位点的核酸的至少一个密码子被破坏，并且将替代性密码子引入到核酸序列中以便提供不同的(例如，取代)蛋白酶敏感位点。也可以将替换突变体添加到Cry序列中，其中存在于编码的多肽中的天然存在的胰蛋白酶切割位点被破坏，并且在其位置引入胰凝乳蛋白酶或弹性蛋白酶切割位点。

已经认识到，可以使用编码作为蛋白水解位点或推定的蛋白水解位点的氨基酸序列(例如，诸如RR或LKM的序列)的任何核苷酸序列，并且用于将这些切割位点中任一种引入变体多肽的密码子的确切同一性可以取决于用途(即在特定植物物种中的表达)而变化。还应认识到，任何所公开的突变都可以被引入到实施例的任何多核苷酸序列中，该多核苷酸序列包含提供修饰靶向的天然胰蛋白酶切割位点的氨基酸残基的密码子。因此，全长毒素或其片段的变体可以被修饰以包含另外的或替代性切割位点，并且这些实施例旨在被本文公开的实施例的范围所涵盖。

本领域技术人员将理解，只要编码的多肽保留杀有害生物活性，就可以向实施例的序列中添加任何有用的突变。因此，序列也可以被突变以便编码的多肽对胰凝乳蛋白酶的蛋白水解消化具有抗性。能以任何组合的方式将多于一个识别位点添加到特定位置，并且可以将多个识别位点添加到毒素中或从毒素中除去。因此，另外的突变可以包含三个、四个或更多个识别位点。应当认识到，可以在任何合适的多核苷酸序列中工程化多个突变；因此，可以修饰全长序列或其片段以包含另外的或替代性切割位点并且使得对蛋白水解消化具有抗性。以这种方式，实施例提供了含有改善杀有害生物活性的突变的Cry毒素以及使用其他Bt毒素影响有害生物的改善的组合物和方法。

突变可以保护多肽免受蛋白酶降解，例如通过从不同的区域除去推定的蛋白水解位点，例如推定的丝氨酸蛋白酶位点和弹性蛋白酶识别位点。此类推定的位点中一些或全部可以被除去或改变，以便降低在原始位点位置处的蛋白水解。可以通过将突变体多肽与野生型毒素进行比较或通过比较氨基酸序列不同的突变体毒素来评估蛋白水解的变化。推定的蛋白水解位点和蛋白水解位点包括但不限于以下序列：RR，胰蛋白酶切割位点；LKM，胰凝乳蛋白酶位点；以及胰蛋白酶位点。只要多肽的杀有害生物活性增加，可以通过添加或缺失任何数量和种类的氨基酸残基来改变这些位点。因此，由包含突变的核苷酸序列编码的多肽将相对于天然或背景序列包括至少一个氨基酸改变或添加，或2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、35、38、40、45、47、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、或280或更多个氨基酸改变或添加。如本领域已知的，多肽的杀有害生物活性也可以通过截短天然或全长序列来改善。

实施例的组合物包括编码杀有害生物多肽的核酸及其片段和变体。特别地，实施例提供了包含编码SEQ ID NO：2中所示氨基酸序列的核苷酸序列的分离的核酸分子，或编码所述氨基酸序列的核苷酸序列，例如SEQ ID NO：4中所示的核苷酸序列，及其片段和变体。

还引人关注的是编码实施例的杀有害生物蛋白的优化的核苷酸序列。如本文使用的，短语“优化的核苷酸序列”是指针对在特定生物体例如植物中表达而优化的核酸。可以使用本领域已知的方法为任何目的生物体制备优化的核苷酸序列。参见例如美国专利号7,462,760，其描述了编码所公开的杀有害生物蛋白的优化的核苷酸序列。在本实例中，通过反向翻译蛋白质的氨基酸序列并且改变核苷酸序列来制备核苷酸序列，以便包含玉米偏好性密码子，同时仍然编码相同的氨基酸序列。Murray等人(1989)，Nucleic Acids Res.[核酸研究]17：477-498更详细地描述了该步骤。最佳的核苷酸序列可应用于增加植物中的杀有害生物蛋白的表达，例如禾本科(Gramineae或Poaceae)家族的单子叶植物，例如玉蜀黍或玉米植物。

本公开提供了编码如下多肽的多核苷酸，所述多肽包含与SEQ ID NO：2具有至少约40％、45％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高同一性的氨基酸序列。

本公开提供了编码多肽的多核苷酸，所述多肽包含与SEQ ID NO：2具有至少95％同一性的氨基酸序列。

本公开提供了编码如下多肽的多核苷酸，所述多肽包含与SEQ ID NO：4具有至少约40％、45％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：4具有至少95％同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：4的全长具有至少95％同一性的氨基酸序列。

实施例还提供了由所述实施例的天然存在的或经修饰的核酸编码的分离的杀有害生物(例如杀昆虫)多肽。更具体地，实施例提供了包含SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：4中所示氨基酸序列的多肽，以及由本文所述核酸编码的多肽，例如在SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：3中所示的那些，及其片段和变体。

在具体实施例中，实施例的杀有害生物蛋白提供全长杀昆虫多肽、全长杀昆虫多肽的片段和变体多肽，这些多肽、多肽的片段和变体多肽产生自进行设计以将特定的氨基酸序列引入实施例多肽的经诱变的核酸。在具体实施例中，引入多肽的氨基酸序列包含为酶例如蛋白酶提供切割位点的序列。

本领域已知Bt毒素的杀有害生物活性通常通过各种蛋白酶切割昆虫肠中的肽来活化。因为肽可能不总是在昆虫肠中完全有效切割，所以与全长毒素本身相比，全长毒素的片段可能具有增强的杀有害生物活性。因此，实施例的一些多肽包括全长杀昆虫多肽的片段，并且一些多肽片段、变体和突变将相对于其衍生的天然存在的杀昆虫多肽的活性具有增强的杀有害生物活性，特别是如果在活性筛选之前天然存在的杀昆虫多肽在体外不与蛋白酶一起活化。因此，本申请涵盖序列的截短的版本或片段。

只要多肽保留杀有害生物活性，就可以将突变置于任何背景序列中，包括此类截短的多肽。本领域技术人员可以使用本领域已知的或本文别处的描述的试验容易地关于杀有害生物活性比较两种或更多种蛋白质。应当理解的是，实施例的多肽可以通过本文所公开的核酸的表达或通过使用标准分子生物学技术来产生。

已经认识到杀有害生物蛋白可能是低聚的，并且在分子量、残基数目、组分肽、针对特定有害生物的活性和其他特征方面将不同。然而，通过本文所述的方法，可以分离和表征针对各种有害生物具有活性的蛋白质。实施例的杀有害生物蛋白可以与其他Bt毒素或其他杀昆虫蛋白组合使用以增加昆虫靶标范围。此外，实施例的杀有害生物蛋白与其他Bt毒素或具有不同性质的其他杀昆虫原理组合使用对预防和/或管理昆虫抗性具有特别的效用。其他杀昆虫药剂包括蛋白酶抑制剂(丝氨酸和半胱氨酸两种类型)、α-淀粉酶和过氧化物酶。

核苷酸和氨基酸序列的片段和变体以及由此编码的多肽也涵盖在实施例中。如本文使用的，术语“片段”是指多核苷酸的核苷酸序列的一部分或实施例的多肽的氨基酸序列的一部分。核苷酸序列的片段可以编码保留天然或相应的全长蛋白质的生物活性的蛋白质片段，因此拥有杀有害生物活性。因此，公认地是实施例的一些多核苷酸和氨基酸序列可以被正确地称为片段和突变体两者。

应当理解的是，术语“片段”，如用于指实施例的核酸序列，还涵盖用作杂交探针的序列。这类核苷酸序列通常不编码保留生物活性的片段蛋白质。因此，核苷酸序列的片段范围可以是从至少约20个核苷酸、约50个核苷酸、约100个核苷酸、至高达编码实施例的蛋白质的全长核苷酸序列。

编码实施例的杀有害生物蛋白的生物活性部分的实施例的核苷酸序列的片段将编码至少15个、25个、30个、50个、100个、200个、250个、300个、350个、400个、450个、500个、550个、600个、650个连续氨基酸，或高达存在于实施例的杀有害生物多肽中的氨基酸的总数个连续氨基酸(例如，SEQ ID NO：4的693个氨基酸)。可用作杂交探针或PCR引物的实施例的核苷酸序列的片段通常不需要编码杀有害生物蛋白的生物活性部分。因此，实施例的核酸的片段可以编码杀有害生物蛋白的生物活性部分，或者可以是能够用作使用本文公开的方法的杂交探针或PCR引物的片段。杀有害生物蛋白的生物活性部分可以如下制备：分离实施例的核苷酸序列之一的一部分，表达该杀有害生物蛋白的编码部分(例如通过体外重组表达)，并且评价该杀有害生物蛋白的编码部分的活性。

具体实施例设想了衍生自(例如，产生自)实施例的第一核酸的片段，其中该片段编码特征为杀有害生物活性的截短的毒素。由实施例的多核苷酸片段编码的截短的多肽，相对于由衍生该片段的第一核酸编码的相应全长多肽的活性，特征为相当或改善的杀有害生物活性。可以设想，实施例的此类核酸片段可以在天然或相应的全长编码序列的3′末端处截短。核酸片段也可以在天然或相应的全长编码序列的5′和3′端两处截短。

本文使用的术语“变体”是指实质上相似的序列。对于核苷酸序列，保守变体包括这样的序列：由于遗传密码的简并性，它们编码实施例的杀有害生物多肽之一的氨基酸序列。本领域普通技术人员将容易地理解，由于遗传密码的简并性，存在编码本公开的许多核苷酸序列。

适当时可以优化核酸以增加在宿主生物体中的表达。因此，当宿主生物体是植物时，合成核酸可以使用植物偏好性密码子合成以改善表达。有关宿主偏好性密码子使用的讨论，参见例如Campbell和Gowri(1990)Plant Physiol.[植物生理学]92：1-11。例如，虽然在单子叶和双子叶植物物种中均可以表达实施例的核酸序列，但是可以修饰序列，以解决单子叶或双子叶植物特异的密码子偏好和GC含量偏好，这是因为这些偏好已经表现出了差异(Murray等人，(1989)，Nucleic Acids Res.[核酸研究]，17：477-498)。因而，特定氨基酸的玉米偏好性密码子可以源自玉米的已知基因序列。来自玉米植物的28种基因的玉米密码子使用在Murray等人(同上)的表4中列出。本领域中可获得用于合成植物偏好性基因的方法。参见，例如，美国专利号5,380,831，和5,436,391，以及Murray等人，(1989)，NucleicAcids Res.[核酸研究]，17：477-498，和Liu H等人，Mol Bio Rep[分子生物学报告]，37：677-684，2010，通过引用结合在此。玉米(Zea maize)密码子使用表也可以在kazusa.or.jp/codon/cgi-bin/showcodon.cgi？species＝4577上找到，其可以使用www前缀进行访问。玉米最佳密码子分析(改编自Liu H等人，Mol Bio Rep[分子生物学报告]37：677-684，2010)。

大豆密码子使用表如表3所示，并且也可以在kazusa.or.jp/codon/cgi-bin/showcodon.cgi？species＝3847&aa＝1&style＝N上找到，其可以使用www前缀进行访问。

技术人员将进一步理解，可以通过核苷酸序列的突变来引入变化，由此导致在编码多肽的氨基酸序列中的变化，而不改变这些蛋白质的生物活性。因此，变体核酸分子可以通过以下方式产生：将一个或多个核苷酸取代、添加和/或缺失引入本文所公开的相应的核苷酸序列中，这样使得将一个或多个氨基酸取代、添加或缺失引入所编码的蛋白质中。通过标准技术可以引入突变，例如定点诱变和PCR介导的诱变。此类变体核酸序列也被本公开所涵盖。

例如这些天然存在的等位基因变体可以使用众所周知的分子生物学技术(例如像本文概述的聚合酶链式反应(PCR)和杂交技术)鉴定。

变体核苷酸序列还包括合成获得的核苷酸序列，例如像通过使用定点诱变产生的那些，但是这些序列仍然编码实施例的杀有害生物蛋白，例如突变体毒素。通常，实施例的特定核苷酸序列的变体将与该特定核苷酸序列具有至少约70％、75％、80％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高的序列同一性，如通过本文别处描述的序列比对程序使用默认参数所确定的。实施例的核苷酸序列的变体可以与该序列相差少至1-15个核苷酸、少至1-10个、例如6-10个、少至5个、少至4个、3个、2个、或甚至1个核苷酸。

还可以通过比较由变体核苷酸序列编码的多肽与参比核苷酸序列编码的多肽之间的百分比序列同一性来评估实施例的特定核苷酸序列(即，示例性核苷酸序列)的变体。因此，例如，公开了编码与SEQ ID NO：2或SEQ ID NO：4的多肽具有给定百分比序列同一性的多肽的分离的核酸。可以使用默认参数使用本文别处描述的序列比对程序来计算任何两个多肽之间的序列同一性百分比。在实施例的任何给定的多核苷酸对通过比较其编码的两个多肽共有的百分比序列同一性来评估的情况下，编码的两个多肽之间的百分比序列同一性为至少约40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％，通常至少约75％、80％、85％、至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、或至少约98％、99％或更高的序列同一性。

如本文所用，术语“变体蛋白质”包括通过以下方式衍生自天然蛋白质的多肽：缺失(所谓的截短)一个或多个氨基酸或在天然蛋白质的N-末端和/或C-末端添加一个或多个氨基酸；在天然蛋白质中的一个或多个位点处缺失或添加一个或多个氨基酸；或在天然蛋白质中的一个或多个位点处取代一个或多个氨基酸。因此，术语“变体蛋白质”涵盖天然蛋白质的生物活性片段，该生物活性片段包含足够数量的连续氨基酸残基以保留该天然蛋白质的生物活性，即具有杀有害生物活性。此类杀有害生物活性相对于天然蛋白质可以是不同或改善的，或者可以不变，只要保留杀有害生物活性即可。

由实施例涵盖的变体蛋白质具有生物活性，即它们仍然具有天然蛋白质的希望的生物活性，即，如本文所述的杀有害生物活性。此类变体可以由例如遗传多态性或人为操作产生。本实施例的天然杀有害生物蛋白的生物活性变体将与天然蛋白质的氨基酸序列具有至少约60％、65％、70％、75％、80％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高的序列同一性，如本文别处所描述的序列比对程序使用默认参数所确定的。实施例的蛋白质的生物活性变体可以与该蛋白质相差1-35、1-30、1-25、1-20、1-15、1-10、仅5、仅4、仅3、仅2或甚至1个氨基酸残基。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：2具有至少约40％、45％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：2具有至少95％同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：2的全长具有至少95％同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽包含与SEQ ID NO：4具有至少约40％、45％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高同一性的氨基酸序列。

在一些实施例中，多肽具有修饰的物理性质。如本文使用的，术语“物理性质”是指适合于描述蛋白质的物理化学特征的任何参数。如本文使用的，“目的物理性质”和“目的性质”可互换使用，以指正在研究和/或经修饰的蛋白质的物理性质。物理性质的实例包括但不限于：蛋白质表面上的净表面电荷和电荷分布、蛋白质表面上的净疏水性和疏水残基分布、表面电荷密度、表面疏水密度、表面电离基团的总计数、表面张力、蛋白质大小及其在溶液中的分布、熔融温度、热容量、和第二位力系数。物理性质的实例还包括但不限于：溶解度、折叠、稳定性、和消化性。在一些实施例中，多肽在昆虫肠中对蛋白水解片段具有增加的消化率。模拟胃液消化的模型是本领域技术人员已知的(Fuchs，R.L.和J.D.Astwood.FoodTechnology[食品技术]50：83-88，1996；Astwood，J.D.等人，Nature Biotechnology[生物技术]14：1269-1273，1996；Fu TJ等人，J.Agric Food Chem.[农业与食品化学杂志]50：7154-7160，2002)。

实施例进一步涵盖用实施例的至少一种核酸、用包含该核酸的表达盒、或用包含该表达盒的载体转化的微生物。在一些实施例中，微生物是在植物上繁殖的微生物。本公开的实施例涉及包封的杀有害生物蛋白，其包含能够表达实施例的至少一种杀有害生物蛋白的经转化的微生物。

实施例提供包含实施例的经转化的微生物的杀有害生物组合物。在这样的实施例中，经转化的微生物通常与合适的载体一起以杀有害生物有效量存在于杀有害生物组合物中。实施例还涵盖杀有害生物组合物，该杀有害生物组合物包含杀有害生物有效量的实施例的分离的蛋白质(单独的或与实施例的经转化的生物、和/或实施例的包封的杀有害生物蛋白组合)，连同合适的载体。

实施例进一步提供了通过使用实施例的杀有害生物蛋白与至少一种其他或“第二”杀有害生物蛋白组合来增加昆虫靶标范围的方法。本领域已知的任何杀有害生物蛋白可以用于实施例的方法中。此类杀有害生物蛋白包括但不限于Bt毒素、蛋白酶抑制剂、α-淀粉酶和过氧化物酶。

实施例还涵盖包含实施例的至少一种核苷酸序列的经转化或转基因植物。在一些实施例中，使用包含实施例的至少一种核苷酸序列的核苷酸构建体稳定地转化植物，该核苷酸序列可操作地连接到驱动在植物细胞中表达的启动子。如本文使用的，术语“经转化的植物”和“转基因植物”是指在其基因组内包含异源多核苷酸的植物。通常，异源多核苷酸稳定整合于转基因或经转化的植物基因组内，这样使得多核苷酸得以传递至连续世代。异源多核苷酸可单独或作为重组表达盒的一部分来整合至基因组中。

应该理解，如本文使用的，术语“转基因的”包括其基因型已经通过异源核酸的存在改变的任何细胞、细胞系、愈伤组织、组织、植物部分或植物，包括最初如此改变的那些转基因以及通过有性杂交或无性繁殖从初始转基因产生的那些。如本文使用的，术语“转基因”不涵盖通过常规植物育种方法或通过天然发生的事件例如随机异花受精、非重组病毒感染、非重组细菌转化、非重组转座或自发突变所造成的基因组(染色体或染色体外)的改变。

如本文使用的，术语“植物”包括整株植物、植物器官(例如叶、茎、根等)、种子、植物细胞及其子代。转基因植物的部分在实施例的范围内，并且包括例如植物细胞、植物原生质体、可以再生植物的植物细胞组织培养物、植物愈伤组织、植物团块、以及在植物或植物部分(例如胚、花粉、胚珠、种子、叶、花、枝、果实、核、穗、玉米穗轴、外壳、茎、根、根尖、花药等)中完整的植物细胞，它们来源于具有实施例的DNA分子的转基因植物或其先前转化的后代并且因此由转基因细胞的至少部分组成。可以用于实施例的方法中的植物种类通常与适于转化技术的高等植物类别一样宽泛，包括单子叶植物和双子叶植物。

虽然实施例不依赖于用于增加植物对植物有害生物的抗性的特定生物学机制，但是实施例的核苷酸序列在植物中的表达可以导致实施例的杀有害生物蛋白的产生和植物对植物有害生物的抵抗力增加。实施例的植物在农业中可应用于影响昆虫有害生物的方法中。某些实施例提供经转化的作物植物，例如像玉米植物，其可应用于影响植物的昆虫有害生物(例如鳞翅目有害生物)的方法中。

“主题植物或植物细胞”是其中遗传改变(例如转化)关于目的基因已经受到影响的植物或植物细胞，或是从因此改变的植物或细胞遗传而来并且包含该改变的植物或植物细胞。“对照”或“对照植物”或“对照植物细胞”提供了用于测量主题植物或植物细胞的表型的变化的一个参考点。

对照植物或植物细胞可以包含例如：(a)野生型植物或细胞，即与用于引起主题植物或细胞的遗传学变化的起始材料相同的基因型；(b)与起始材料相同的基因型，但已经用无效构建体(即用对目的性状没有已知的影响的构建体，例如包含标记物基因的构建体)转化的植物或植物细胞；(c)在主题植物或植物细胞的子代中作为未转化的分离体的植物或植物细胞；(d)与主题植物或植物细胞在遗传上一致，但不暴露于将诱导目的基因表达的条件或刺激物的植物或植物细胞；或(e)在不表达目的基因的条件下的主题植物或植物细胞自身。

本领域技术人员将容易地认识到分子生物学领域的进步，例如位点特异性和随机诱变、聚合酶链式反应方法和蛋白质工程化技术提供广泛的工具和方案集，适用于改变或工程化氨基酸序列和农业上有利的蛋白质的潜在遗传序列两者。

因此，实施例的蛋白质可以用多种方式(包括氨基酸取代、缺失、截短和插入)进行改变。这种操作的方法在本领域中是普遍已知的。例如，可以通过将突变引入合成的核酸(例如DNA分子)来制备杀有害生物蛋白的氨基酸序列变体。诱变和核酸改变的方法是本领域熟知的。例如，可以使用寡核苷酸介导的定点诱变技术引入设计的改变。参见，例如，Kunkel(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]82：488-492；Kunkel等人(1987)Methods in Enzymol.[酶学方法]154：367-382；美国专利号4,873,192；Walker和Gaastra编辑(1983)Techniques in Molecular Biology[分子生物学技术](麦克米兰出版有限公司(MacMillan Publishing Company)，纽约)和在其中引用的参考文献。

可以修饰实施例的诱变的核苷酸序列，以便改变存在于编码多肽的一级序列中的约1个、2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个氨基酸。可替代地，甚至可以引入来自天然序列的更多变化，这样使得编码的蛋白质与相应的野生型蛋白质相比可以使至少约1％或2％、或约3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、或甚至约13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、或20％、21％、22％、23％、24％、或25％、30％、35％、或40％或更多的密码子被改变或以其他方式被修饰。以相同的方式，编码的蛋白质与相应的野生型蛋白质相比可以具有至少约1％或2％、或约3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、或甚至约13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、或20％、21％、22％、23％、24％、或25％、30％、35％、或40％或更多的另外的密码子。应当理解，实施例的诱变的核苷酸序列旨在涵盖具有杀有害生物活性(例如改善的杀有害生物活性，如通过针对欧洲玉米螟幼虫的拒食性质确定的)的生物功能性、等效肽。此类序列可能由于已知在核酸序列和由此编码的蛋白质中天然存在的密码子冗余和功能性等同的结果而产生。

本领域技术人员将认识到，氨基酸添加和/或取代通常基于氨基酸侧链取代基的相对相似性，例如其疏水性、电荷、大小等。考虑了几个前述特征的示例性氨基酸取代基团是本领域技术人员所熟知的，并且包括：精氨酸和赖氨酸；谷氨酸和天冬氨酸；丝氨酸和苏氨酸；谷氨酰胺和天冬酰胺；以及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。

关于不影响目的蛋白质的生物活性的适当的氨基酸取代的指导可以发现于Dayhoff等人(1978)，Atlas of Protein Sequence and Structure[蛋白质序列和结构图谱](国家生物医学研究基金会(Natl.Biomed.Res.Found.)，华盛顿)的模型中，其通过引用结合在此。可以进行保守取代，如将一个氨基酸与具有相似性质的另一个氨基酸交换。

因此，实施例的基因和核苷酸序列包括天然存在的序列和突变形式两者。同样地，实施例的蛋白质涵盖天然存在的蛋白质和变体(例如截短的多肽)及其修饰的形式(例如，突变体)两者。此类变体将继续拥有希望的杀有害生物活性。显然，将在编码变体的核苷酸序列中进行的突变一定不能将该序列置于阅读框之外，并且将不创造能够产生二级mRNA结构的互补区。参见，欧洲专利申请公开号75,444。

在此涵盖的蛋白质序列的缺失、插入、和取代预期不会产生蛋白质特征的根本性变化。然而，当难以事先预测取代、缺失或插入的确切影响时，本领域技术人员应当理解，该影响将通过常规筛选试验(例如昆虫摄食试验)来评价。参见，例如Marrone等人，(1985)J.Econ.Entomol.[经济昆虫学杂志]78：290-293，以及Czapla和Lang(1990)，J.Econ.Entomol.[经济昆虫学杂志]83：2480-2485，通过引用结合在此。

变异核苷酸序列和蛋白质也包括通过诱变和重组方法，如DNA改组产生的序列和蛋白质。使用这样的程序，可以操作一个或多个不同的编码序列以创造出拥有所希望的特性的新的杀有害生物蛋白。用这种方式，从相关序列多核苷酸的群体产生重组多核苷酸文库，这些相关序列多核苷酸包括如下序列区域，这些序列区域具有实质的序列同一性并且可以在体外或体内进行同源重组。例如，使用这种方法，可以在实施例的核苷酸序列和其他已知Cry核苷酸序列的相应部分之间改组全长编码序列、编码目的结构域的序列基序或实施例的核苷酸序列的任何片段，以获得编码具有改善的目的特性的蛋白质的新基因。

目的特性包括但不限于每单位杀有害生物蛋白的杀有害生物活性、蛋白质稳定性和对非靶标物种(特别是人、牲畜、以及表达实施例的杀有害生物多肽的植物和微生物)的毒性。实施例不受具体的改组策略的束缚，只有实施例或其一部分的至少一个核苷酸序列参与这样的改组策略。改组可能仅涉及本文公开的核苷酸序列，或者可以另外涉及本领域已知的其他核苷酸序列的改组。DNA改组的策略在本领域中是公知的。参见例如，Stemmer，(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]91：10747-10751；Stemmer，(1994)Nature[自然]370：389-391；Crameri等人，(1997)Nature Biotech.[自然生物技术]15：436-438；Moore等人，(1997)J Mol Biol[分子生物学杂志]272：336-347；Zhang等人，(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]94：4504-4509；Crameri等人，(1998)，Nature[自然]，391：288-291；以及美国专利号5,605,793和5,837,458。

实施例的核苷酸序列还可以用于从其他生物体(特别是其他细菌、并且更特别地是其他芽孢杆菌属菌株)中分离相应的序列。以这种方式，可以使用如PCR、杂交等方法来识别这样的序列(基于其与本文所述序列的序列同源性)。实施例涵盖基于与在此阐明的全部序列或其片段的序列同一性选择的序列。这些序列包含作为公开序列的直向同源物的序列。术语“直向同源物”是指衍生自共同祖先基因并且由于物种形成而在不同物种中发现的基因。当其核苷酸序列和/或其编码的蛋白质序列共有如本文其他地方所定义的实质同一性时，在不同物种中发现的基因被认为是直向同源物。直向同源物的功能通常在物种间是高度保守的。

在PCR方法中，可以设计寡核苷酸引物用于PCR反应，以从由任何目的生物体提取的cDNA或基因组DNA扩增相应的DNA序列。用于设计PCR引物以及PCR克隆的方法是本领域通常已知的并且公开于Sambrook等人，(1989)Molecular Cloning：A Laboratory Manual[分子克隆：实验室手册](第2版，冷泉港实验室出版社，普莱恩维尤，纽约州))，以下为“Sambrook”中。还参见，InnisInnis等人编辑，(1990)PCR Protocols：A Guide to Methodsand Applications[PCR方案：方法和应用指南](学术出版社，纽约州)；Innis和Gelfand编辑，(1995)PCR Strategies[PCR策略](学术出版社，纽约州)；和Innis和Gelfand编辑，(1999)PCR Methods Manual[PCR方法手册](学术出版社，纽约州)。已知的PCR方法包括但不限于：使用成对引物、巢式引物、单特异性引物、简并引物、基因特异性引物、载体特异性引物、部分错配引物等的方法。

在杂交技术中，利用已知核苷酸序列的全部或部分作为探针，该探针选择性杂交来自所选生物体的克隆基因组DNA片段或cDNA片段群(即基因组或cDNA文库)中存在的其他相应核苷酸序列。这些杂交探针可以是基因组DNA片段、cDNA片段、RNA片段、或其他寡核苷酸，并且可以用可检测基团如³²P或任何其他可检测标记进行标记。因此，例如，可通过基于实施例的序列标记合成的寡核苷酸来制得用于杂交的探针。制备杂交用探针和构建cDNA和基因组文库的方法通常是本领域已知的，并且公开在Sambrook中。

例如，本文所公开的完整序列、或其一个或多个部分可以用作探针，该探针能够与相应的序列和信使RNA特异性杂交。为了在各种条件下实现特异性杂交，此类探针包括对实施例的序列而言独特的序列，并且长度通常为至少约10或20个核苷酸。此类探针可以用于通过PCR从所选择的生物体中扩增相应的Cry序列。可以使用这种技术从所希望的生物体中分离另外的编码序列，或作为用于确定生物体中存在编码序列的诊断试验。杂交技术包括杂交筛选铺板的DNA文库(噬菌斑或菌落；参见例如Sambrook)。

此类序列的杂交可以在严格条件下进行。如在此使用的，术语“严格条件”或“严格杂交条件”是指探针与其靶序列杂交的程度将比它与其他序列杂交的程度可检测地更高(例如，至少2倍、5倍或10倍于背景)的条件。严格条件是序列依赖性的，并且在不同情况下将有所不同。通过控制杂交和/或洗涤条件的严格性，可以识别与该探针100％互补的靶序列(同源探测)。可替代地，也能够调节严格条件以允许序列中的某些错配，以便检测到更低程度的相似性(异源探测)。通常探针小于约1000个或500个核苷酸长度。

典型地，严格条件是以下条件，在这些条件下该盐浓度在pH 7.0至8.3时是小于约1.5M钠离子、典型为约0.01至1.0M钠离子浓度(或其他盐)，并且对于短探针(例如，10至50个核苷酸)的温度为至少约30℃，而对于长探针(例如，超过50个核苷酸)的温度为至少约60℃。添加去稳定剂例如甲酰胺也可以实现严格条件。示例性低严格条件包括在37℃下与30％至35％甲酰胺、1M NaCl、1％SDS(十二烷基硫酸钠)的缓冲溶液杂交，并且在50℃至55℃下在1X至2X SSC(20X SSC＝3.0M NaCl/0.3M柠檬酸三钠)中洗涤。示例性中严格条件包括在37℃下在40％至45％甲酰胺、1.0M NaCl、1％SDS中杂交，并且在55℃至60℃下在0.5X至1X SSC中洗涤。示例性高严格条件包括在37℃下在50％甲酰胺、1M NaCl、1％SDS中杂交，并且在60℃至65℃下在0.1X SSC中最后洗涤至少约20分钟。任选地，洗涤缓冲液可以包括约0.1％至约1％SDS。杂交持续时间通常小于约24小时，通常为约4至约12小时。

对核酸杂交的全面指导见于以下文献：Tijssen(1993)Laboratory Techniquesin Biochemistry and Molecular Biology-Hybridization with Nucleic Acid Probes[生物化学与分子生物学技术-与核酸探针的杂交]，第I部分，第2章(Elsevier[爱思唯尔]，纽约)；以及Ausubel等人编辑，(1995)Current Protocols in Molecular Biology[分子生物学当前方案]，第2章(Greene Publishing and Wiley-Interscience[格林出版与威利交叉科学出版社]，纽约)。还可参见Sambrook。因此，编码实施例的Cry蛋白并在严格条件下与本文公开的Cry序列或其片段杂交的分离的序列包括在实施例中。

用于比较的序列比对的方法是本领域熟知的。因此，任意两个序列之间的百分序列同一性的测定能够用一种数学算法进行。此类数学算法的非限制性实例是Myers和Miller(1988)在CABIOS 4：11-17中的算法；Smith等人(1981)Adv.Appl.Math.[应用数学进展]2：482中的局部比对算法；Needleman和Wunsch(1970)J.Mol.Biol.[分子生物学杂志]48：443-453中的全局比对算法；Pearson和Lipman(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.[美国科学院院报]85：2444-2448中的搜索局部比对方法；Karlin和Altschul(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]872264中的算法；如在Karlin和Altschul(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]90：5873-5877中进行了修改。

这些数学算法的计算机实现能够用于序列比较以确定序列同一性。这些实现方法包括，但不限于：PC/Gene程序(可获自加利福尼亚州山景城的易达利遗传学公司(Intelligenetics，Mountain View，California))中的CLUSTAL；ALIGN程序(版本2.0)以及GCG威斯康辛遗传软件包版本10中的GAP、BESTFIT、BLAST、FASTA、以及TFASTA(可从材料科学软件公司(Accelrys Inc.)，9685斯克兰顿路，圣迭戈，加利福尼亚州，美国获得)。使用这些程序的比对可以使用默认参数进行。以下充分描述了CLUSTAL程序：Higgins等人(1988)Gene[基因]73：237-244(1988)；Higgins等人(1989)CABIOS 5：151-153；Corpet等人(1988)Nucleic Acids Res.[核酸研究]16：10881-90；Huang等人(1992)CABIOS 8：155-65；以及Pearson等人(1994)Meth.Mol.Biol.[分子生物学方法]24：307-331。ALIGN程序是基于Myers和Miller(1988)(同上)的算法。当比较氨基酸序列时，ALIGN程序可以使用PAM120权重残基表，缺口长度罚分为12、缺口罚分为4。Altschul等人(1990)J.Mol.Biol.[分子生物学杂志]215：403中提出的BLAST程序基于上文Karlin和Altschul(1990)中的算法。使用BLASTN程序、分数＝100、词长＝12可以进行BLAST核苷酸搜索，以便获得与编码实施例的蛋白质的核苷酸序列序列同源的核苷酸序列。使用BLASTX程序、分数＝50、词长＝3可以进行BLAST蛋白质搜索，以便获得与实施例的蛋白质或多肽同源的氨基酸序列。为了获得用于比较目的的有缺口的比对，可以使用如Altschul等人(1997)Nucleic Acids Res.[核酸研究]25：3389中所述的Gapped BLAST(在BLAST 2.0中)。可替代地，PSI-BLAST(在BLAST 2.0中)可以用于进行检测分子之间远缘关系的迭代搜索。参见Altschul等人(1997)，同上。当使用BLAST、缺口BLAST、PSI-BLAST时，可以使用各自程序的默认参数(例如，用于核苷酸序列的BLASTN、用于蛋白质的BLASTX)。参见美国国家生物技术信息中心(National Center forBiotechnology Information)网站，万维网为ncbi.hlm.nih.gov。还可以通过检查，手动进行比对。

除非另有说明，本文中提供的序列同一性/相似性值是指使用GAP版本10使用以下参数获得的值：使用GAP权重50和长度权重3以及nwsgapdna.cmp评分矩阵的核苷酸序列的％同一性和％相似性；氨基酸序列的％同一性和％相似性采用GAP权重8和长度权重2，以及BLOSUM62评分矩阵；或其任何等效程序。如本文所用，术语“等效的程序”是指任何序列比较程序，该程序对于任何两个所讨论的序列产生一个比对，当与GAP版本10所产生的对应的比对相比较时，该比对具有相同的核苷酸或氨基酸残基配对以及相同的百分比序列同一性。

GAP使用在前的Needleman和Wunsch(1970)的算法来找到使匹配数目最大化并且使空位数目最小化的两个完整序列的比对。GAP考虑所有可能的比对和空位位置，并且产生具有最大匹配碱基数量和最少空位的比对。它允许以匹配碱基单位提供空位产生罚分和空位延伸罚分。GAP必须为它插入的每个空位获取空位产生罚分匹配数目的收益。如果选择大于零的空位延伸罚分，GAP必须另外地为每个所插入空位获取空位长度乘以空位延伸罚分的收益。在GCG威斯康辛遗传软件包的版本10中，蛋白质序列默认空位产生罚分值和空位延伸罚分值分别为8和2。对于核苷酸序列，默认空位产生罚分为50，而默认空位延伸罚分为3。空位产生和空位延伸罚分可以表示为选自下组的整数，该组由0至200组成。因此，例如，空位产生和空位延伸罚分可以为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65或更大。

GAP代表最佳比对家族的一个成员。可以存在这个家族的许多成员，但是其他成员没有更好的品质。GAP展示出用于比对的四个性能因数：质量、比率、同一性和相似性。为了比对序列，质量是最大化的度量。比率是质量除以更短区段中的碱基数。同一性百分比是实际匹配的符号的百分比。相似性百分比是相似符号的百分比。空位对面的符号被忽略。当一对符号的评分矩阵值大于或等于相似性阈值0.50时，相似性得分。GCG WisconsinGenetics Software Package[GCG威斯康辛州遗传学软件包]的版本10中使用的评分矩阵为BLOSUM62(参见Henikoff和Henikoff(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]89：10915)。

如本文所用，在两个核酸或多肽序列的上下文中的“序列同一性”或“同一性”是指，当在指定比较窗口上比对最大对应性时，两个序列中的相同残基。当使用关于蛋白质的序列同一性百分比时，认识到不相同的残基位置通常相差保守氨基酸取代，其中氨基酸残基被具有相似化学性质(例如电荷或疏水性)的其他氨基酸残基取代，并且因此不改变分子的功能性质。当序列在保守取代方面不同时，可以向上调节序列同一性百分比，以校正该取代的保守性质。相差这些保守取代的序列被称为具有“序列相似性”或“相似性”。用于进行该调整的方法是本领域技术人员所熟知的。典型地，这涉及作为部分而不是完全错配对保守取代打分，从而提高百分比序列同一性。因此，例如，当相同的氨基酸得分为1，并且非保守取代的得分为零时，保守取代的得分在零和1之间。计算保守取代的评分，例如，如在程序PC/GENE(加利福尼亚州山景城的易达利遗传学公司)中实现的。

如本文所用，“序列同一性百分比”意指在比较窗口上比较两个最佳比对序列所确定的值，其中与参比序列(其不包含添加或缺失)相比，该比较窗中的多核苷酸序列部分可以包含添加或缺失(即空位)，以进行这两个序列的最佳比对。通过以下方式计算该百分比：确定在两个序列中出现相同核酸碱基或氨基酸残基的位置的数目以产生匹配位置的数目，将匹配位置的数目除以比较窗口中的位置的总数目，然后将该结果乘以100以产生序列同一性百分比。

术语多核苷酸序列的“实质同一性”意指多核苷酸当使用所述的比对程序之一使用标准参数与参比序列比较时，包括具有至少70％、80％、90％、或95％或更高的序列同一性的序列。本领域技术人员将认识到，可以适当地调整这些值以通过考虑密码子简并性、氨基酸相似性、阅读框定位等来确定由两个核苷酸序列编码的蛋白质的相应同一性。对于这些目的，氨基酸序列的实质同一性通常意指至少60％、70％、80％、90％、或95％或更高序列同一性的序列同一性。

在肽的上下文中，术语“实质同一性”表示肽包含在指定的比较窗口与参比序列具有至少70％、80％、85％、90％、95％或更高序列同一性的序列。可以使用内德勒曼和文施(1970)同上的全局比对算法来进行出于这些目的的最佳比对。两个肽序列实质上相同的一个指征是一个肽与针对第二个肽的抗体具有免疫反应性。因此，例如，当一个肽与第二个肽只因为保守取代而不同时，这两个肽实质上相同。除了不完全相同的残基位置可能因保守氨基酸改变而不同之外，“实质上相似的”肽共有如上所述的序列。

本文使用术语“核苷酸构建体”并不旨在将实施例限制为包含DNA的核苷酸构建体。本领域普通技术人员将认识到，核苷酸构建体，特别是由核糖核苷酸构成的多核苷酸和寡核苷酸以及核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸的组合也可用于本文公开的方法中。实施例的核苷酸构建体、核酸和核苷酸序列另外涵盖此类构建体、分子和序列的所有互补形式。而且，实施例的核苷酸构建体、核苷酸分子和核苷酸序列涵盖可用于转化植物的、实施例的方法中的所有核苷酸构建体、分子和序列，包括但不限于由脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸及其组合构成的那些。这种脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸既包括天然存在的分子也包括合成的类似物。实施例的核苷酸构建体、核酸和核苷酸序列还涵盖所有形式的核苷酸构建体，包括但不限于单链形式、双链形式、发夹、茎-环结构等。

进一步的实施例涉及经转化的生物体，例如选自下组的生物体，该组由以下组成：植物和昆虫细胞、细菌、酵母、杆状病毒、原生动物、线虫和藻类。经转化的生物体包括：实施例的DNA分子、包含所述DNA分子的表达盒、或包含所述表达盒的载体，其可以稳定地并入经转化的生物体的基因组中。

在DNA构建体中提供实施例的序列，用于在目的生物体中表达。该构建体将包括可操作地连接至实施例的序列的5′和3′的调节序列。如本文使用的，术语“可操作地连接”是指启动子和第二序列之间的功能性连接，其中启动子序列启动并介导相应于第二序列的DNA序列的转录。通常，可操作地连接意味着所连接的核酸序列是连续的，并且在必要时连接两个连续的并且在相同阅读框中的蛋白质编码区域。该构建体可以另外包含待共转化进生物体的至少一个另外的基因。可替代地，可以在多DNA构建体上提供一种或多种另外的基因。

此类DNA构建体配备有多个限制位点，这些限制位点用于插入Cry毒素序列以使其处于这些调节区的转录调节之下。DNA构建体可以另外包含选择性标记基因。

DNA构建体在5′至3′的转录方向上将包括：转录和翻译起始区(即启动子)、实施例的DNA序列、以及在作为宿主的生物体中起作用的转录和翻译终止区(即终止区)。针对实施例的宿主生物体和/或序列，转录起始区(即，启动子)可以是天然的、类似的、外源的或异源的。此外，该启动子可以是天然序列或者，可替代地，是合成序列。如本文使用的，术语“外源”表示在引入启动子的天然生物体中没有发现启动子。在启动子对于实施例的序列而言是“外源的”或“异源的”的情况下，它是指该启动子对于实施例的可操作地连接的序列而言不是天然的或天然存在的启动子。如本文使用的，嵌合基因包含与转录起始区可操作地连接的编码序列，该转录起始区对于该编码序列是异源的。当启动子是天然或自然的序列时，可操作地连接的序列的表达从野生型表达表达，这导致表型的改变。

终止区对于转录起始区可以是天然的，对于可操作地连接的目的DNA序列可以是天然的，对于植物宿主可以是天然的，或者可以衍生自另一种来源(即，对于启动子、目的序列、植物宿主、或其任何组合而言是外源的或异源的)。

方便的终止区可获自根癌农杆菌(A.tumefaciens)的Ti质粒，诸如章鱼碱合酶和胭脂碱合酶终止区。还参见Guerineau等人，(1991)Mol.Gen.Genet.[分子遗传学和普通遗传学]262：141-144；Proudfoot，(1991)Cell[细胞]64：671-674；Sanfacon等人，(1991)Genes Dev.[基因与发育]5：141-149；Mogen等人，(1990)Plant Cell[植物细胞]2：1261-1272；Munroe等人，(1990)Gene[基因]91：151-158；Ballas等人，(1989)Nucleic AcidsRes.[核酸研究]17：7891-7903；以及Joshi等人，(1987)Nucleic Acids Res.[核酸研究]15：9627-9639。

适当时可以优化核酸以增加在宿主生物体中的表达。因此，当宿主生物体是植物时，合成核酸可以使用植物偏好性密码子合成以改善表达。有关宿主偏好性密码子使用的讨论，参见例如Campbell和Gowri(1990)Plant Physiol.[植物生理学]92：1-11。例如，虽然在单子叶和双子叶植物物种中均可以表达实施例的核酸序列，但是可以修饰序列，以解决单子叶或双子叶植物特异的密码子偏好和GC含量偏好，这是因为这些偏好已经表现出了差异(Murray等人，(1989)，Nucleic Acids Res.[核酸研究]，17：477-498)。因而，特定氨基酸的玉米偏好性密码子可以源自玉米的已知基因序列。来自玉米植物的28种基因的玉米密码子使用在Murray等人(同上)的表4中列出。本领域中可获得用于合成植物偏好性基因的方法。参见，例如，美国专利号5,380,831和5,436,391，以及Murray等人(1989)Nucleic AcidsRes.[核酸研究]17：477-498，通过引用结合在此。

已知另外的序列修饰增强细胞宿主中的基因表达。这些包括消除以下序列，编码假多腺苷酸化信号、外显子-内含子剪接位点信号、转座子样重复序列和得到充分表征的、可能不利于基因表达的其他序列。可以将序列的GC含量调整至给定细胞宿主的平均水平，如参考在该宿主细胞中表达的已知基因而计算的。如本文使用的，术语“宿主细胞”是指包含载体并支持表达载体的复制和/或表达的细胞。宿主细胞可以是原核细胞如大肠杆菌，或真核细胞如酵母、昆虫、两栖类或哺乳动物细胞、或单子叶或双子叶植物细胞。单子叶宿主细胞的实例是玉米宿主细胞。当可能时，修饰序列以避免出现预测的发夹二级mRNA结构。

表达盒可以另外包含5′前导序列。这些前导序列可以起到增强翻译的作用。翻译前导区在本领域是已知的，并且包括：小核糖核酸病毒前导序列，例如，EMCV前导序列(脑心肌炎5’非编码区域)(Elroy-Stein等人(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]86：6126-6130)；马铃薯Y病毒组前导序列，例如，TEV前导序列(烟草蚀纹病毒)(Gallie等人(1995)Gene[基因]165(2)：233-238)；MDMV前导序列(玉米矮花叶病毒)、人类免疫球蛋白重链结合蛋白(BiP)(Macejak等人(1991)Nature[自然]353：90-94)；来自苜蓿花叶病病毒的外壳蛋白mRNA的非翻译前导序列(AMV RNA 4)(Jobling等人(1987)Nature[自然]325：622-625)；烟草花叶病毒前导序列(TMV)(Gallie等人(1989)在Molecular Biology of RNA[RNA的分子生物学]，编辑：Cech(丽丝，纽约)，第237-256页中)；和玉米褪绿斑驳病毒前导序列(MCMV)(Lommel等人(1991)Virology[病毒学]81：382-385)。还参见，Della-Cioppa等人(1987)Plant Physiol.[植物生物学]84：965-968。

在制备表达盒时，可以操作各种DNA片段，以提供处于适当方向以及合适时，处于适当阅读框中的DNA序列。为此，可采用衔接子(adapter)或接头以连接DNA片段，或可以涉及其他操作以提供方便的限制位点、移除多余的DNA、移除限制位点等。出于这个目的，可以涉及体外诱变、引物修复、限制性酶切(restriction)、退火、再取代(例如转换和颠换)。

许多启动子可用于实施这些实施例。可基于所需结果，选择启动子。核酸可以与组成型启动子、组织偏好性启动子、诱导型启动子或其他启动子组合用于在宿主生物体中的表达。用于植物宿主细胞的适合的组成型启动子包括例如Rsyn7启动子的核心启动子以及公开于WO 99/43838和美国专利号6,072,050中的其他组成型启动子；核心CaMV 35S启动子(Odell等人(1985)Nature[自然]313：810-812)；稻肌动蛋白(McElroy等人(1990)PlantCell[植物细胞]2：163-171)；泛素(Christensen等人(1989)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]12：619-632和Christensen等人(1992)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]18：675-689；pEMU(Last等人(1991)Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]81：581-588)；MAS(Velten等人(1984)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]3：2723-2730)；ALS启动子(美国专利号5,659,026)等。其他组成型启动子包括例如公开于美国专利5,608,149；5,608,144；5,604,121；5,569,597；5,466,785；5,399,680；5,268,463；5,608,142；和6,177,611中的那些。

取决于所希望的结果，从诱导型启动子表达基因可能是有益的。用于调节实施例的核苷酸序列在植物中表达的特别引人关注的是伤口诱导型启动子。这种伤口诱导型启动子可能对昆虫摄食引起的损害作出反应，并且包括马铃薯蛋白酶抑制剂(pin II)基因(Ryan(1990)Ann.Rev.Phytopath.[植物病理学年评]28：425-449；Duan等人(1996)NatureBiotechnology[自然生物技术]14：494-498)；wun1和wun2(美国专利号5,428,148)；win1和win2(Stanford等人(1989)Mol.Gen.Genet.[分子遗传和基因组学]215：200-208)；系统素(McGurl等人(1992)Science[科学]225：1570-1573)；WIP1(Rohmeier等人(1993)PlantMol.Biol.[植物分子生物学]22：783-792；Eckelkamp等人(1993)FEBS Letters[欧洲生化学会联盟通讯]323：73-76)；MPI基因(Corderok等人(1994)Plant J.[植物杂志]6(2)：141-150)等，其通过引用结合在此。

此外，可以在实施例的方法和核苷酸构建体中使用病原体诱导型启动子。这种病原体诱导型启动子包括来自病程相关蛋白(PR蛋白)的那些，其在病原体感染后被诱导；例如，PR蛋白、SAR蛋白、β-1，3-葡聚糖酶、几丁质酶等。参见，例如Redolfi等人(1983)Neth.J.Plant Pathol.[荷兰植物病理学杂志]89：245-254；Uknes等人(1992)Plant Cell[植物细胞]4：645-656；以及Van Loon(1985)Plant Mol.Virol.[植物分子病毒学]4：111-116。还参见，WO 99/43819，其通过引用结合在此。

引人关注的是在病原体侵染部位处或附近局部表达的启动子。参见例如Marineau等人，(1987)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]9：335-342；Matton等人，(1989)Molecular Plant-Microbe Interactions[分子植物-微生物相互作用]2：325-331；Somsisch等人，(1986)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]83：2427-2430；Somsisch等人，(1988)Mol.Gen.Genet.[分子遗传和基因组学]2：93-98以及Yang，(1996)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]93：14972-14977。还参见，Chen等人(1996)Plant J.[植物杂志]10：955-966；Zhang等人(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]91：2507-2511；Warner等人(1993)Plant J.[植物杂志]3：191-201；Siebertz等人(1989)Plant Cell[植物细胞]1：961-968；美国专利号5,750,386(线虫诱导型)，以及在其中引用的参考文献。特别引人关注的是玉米PRms基因的诱导型启动子，其表达是由串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)病原体诱导的(参见例如Cordero等人，(1992)Physiol.Mol.Plant Path.[生理学与分子植物病理学]41：189-200)。

可以使用化学调节型启动子以通过应用外源化学调节剂来调节植物中的基因表达。取决于目标，在应用化学品诱导基因表达的情况下启动子可以是化学诱导型启动子，或者在应用化学品阻抑基因表达的情况下启动子可以是化学阻抑型启动子。化学诱导型启动子是本领域已知的，并且包括但不限于由苯磺酰胺除草剂安全剂激活的玉米In2-2启动子、由用作萌前除草剂的疏水亲电子化合物激活的玉米GST启动子、以及由水杨酸激活的烟草PR-1a启动子。其他目的化学品调节型启动子包括类固醇应答启动子(参见，例如，Schena等人，(1991)，Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]，88：10421-10425和McNellis等人，(1998)，Plant J.[植物杂志]，14(2)：247-257中的糖皮质激素诱导型启动子)以及四环素诱导型和四环素抑制型启动子(参见，例如，Gatz等人，(1991)，Mol.Gen.Genet[分子遗传学和基因组学]，227：229-237，以及美国专利号5,814,618和5,789,156)，其通过引用结合在此。

组织偏好性启动子可以用于靶向特定植物组织内的增强的杀有害生物蛋白表达。组织偏好性启动子包括以下中讨论的那些：Yamamoto等人(1997)Plant J.[植物杂志]12(2)：255-265；Kawamata等人(1997)Plant Cell Physiol.[植物细胞生理学]38(7)：792-803；Hansen等人(1997)Mol.Gen Genet.[分子遗传学和普通遗传学]254(3)：337-343；Russell等人(1997)Transgenic Res.[转基因研究]6(2)：157-168；Rinehart等人(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(3)：1331-1341；Van Camp等人(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(2)：525-535；Canevascini等人(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(2)：513-524；Yamamoto等人(1994)Plant Cell Physiol.[植物细胞生理学]35(5)：773-778；Lam(1994)Results Probl.Cell Differ.[细胞分化的结果和问题]20：181-196；Orozco等人(1993)Plant Mol Biol′.[植物分子生物学]23(6)：1129-1138；Matsuoka等人(1993)Proc Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]90(20)：9586-9590；和Guevara-Garcia等人(1993)Plant J.[植物杂志]4(3)：495-505。必要的话，此类启动子可经修饰用于弱表达。

叶偏好性启动子是本领域已知的。参见，例如，Yamamoto等人，(1997)Plant J.[植物杂志]12(2)：255-265；Kwon等人，(1994)Plant Physiol.[植物生理学]105：357-67；Yamamoto等人，(1994)Plant Cell Physiol.[植物细胞生理学]35(5)：773-778；Gotor等人，(1993)Plant J.[植物杂志]3：509-18；Orozco等人，(1993)Plant Mol.Biol[植物细胞生理学].23(6)：1129-1138以及Matsuoka等人，(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]90(20)：9586-9590。

根偏好性或根特异性的启动子是已知的，并且可以从来自文献中的许多可获得的启动子来选择，或者从不同的相容物种从头分离。参见，例如，Hire等人，(1992)PlantMol.Biol.[植物分子生物学]20(2)：207-218(大豆根特异性谷氨酰胺合成酶基因)；Keller和Baumgartner(1991)Plant Cell[植物细胞]3(10)：1051-1061(法国菜豆的GRP 1.8基因中的根特异性控制元件)；Sanger等人，(1990)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]14(3)：433-443(根癌土壤杆菌的甘露碱合酶(MAS)的根特异性启动子)；以及Miao等人，(1991)Plant Cell[植物细胞]3(1)：11-22(编码细胞溶质谷氨酰胺合成酶(GS)的全长cDNA克隆，其在大豆根和根结节中表达)。还参见，Bogusz等人，(1990)，Plant Cell[植物细胞]，2(7)：633-641，其中描述了从来自固氮的非豆科植物榆科山黄麻(Parasponia andersonii)以及相关的非固氮的非豆科植物山黄麻(Trema tomentosa)的血红蛋白基因分离的两个根特异性启动子。这些基因的启动子被连接至β-葡萄糖醛酸酶报道基因并且被引入非豆科植物烟草(Nicotiana tabacum)以及豆科植物百脉根(Lotus corniculatus)两者中，并且在两个实例中根特异性启动子活性被保留。Leach和Aoyagi(1991)描述了他们对发根土壤杆菌的高表达的rolC和rolD根诱导性基因的启动子的分析(参见Plant Science[植物科学](Limerick)79(1)：69-76)。他们得出结论，增强子和组织偏好性DNA决定簇在这些启动子中是解离的。Teeri等人(1989)使用与lacZ的基因融合以显示编码章鱼碱合酶的土壤杆菌属T-DNA基因尤其是在根尖的表皮中有活性，并且TR2′基因在完整植物中具有根特异性并且被叶组织中的创伤刺激，这是与杀昆虫的或杀幼虫的基因一起使用的特征的特别所希望的组合(参见，EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]，8(2)：343-350)。与nptII(新霉素磷酸转移酶II)融合的TR1′基因显示相似的特征。另外的根偏好性启动子包括VfENOD-GRP3基因启动子(Kuster等人，(1995)，Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]，29(4)：759-772)；和rolB启动子(Capana等人，(1994)，Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]，25(4)：681-691)。还参见美国专利号5,837,876；5,750,386；5,633,363；5,459,252；5,401,836；5,110,732；和5,023,179。

“种子偏好性”启动子包括“种子特异性”启动子(在种子发育期间有活性的那些启动子如种子贮藏蛋白的启动子)以及“种子发芽性”启动子(在种子发芽期间有活性的那些启动子)。参见，Thompson等人，(1989)，BioEssays[生物测定]，10：108，其通过引用结合在此。这样的种子偏好性启动子包括但不限于Cim1(细胞分裂素诱导的信息)；cZ19B1(玉米19kDa玉米蛋白)；和milps(肌醇-1-磷酸盐合酶)(参见美国专利号6,225,529，通过引用并入本文)。γ-玉米蛋白和Glob-1是胚乳特异性启动子。对于双子叶植物，种子特异性启动子包括但不限于：菜豆β-菜豆素、油菜籽蛋白(napin)、β-伴大豆球蛋白、大豆凝集素、十字花科蛋白(cruciferin)等。对于单子叶植物，种子特异性启动子包括但不限于玉米15kDa玉米醇溶蛋白、22kDa玉米醇溶蛋白、27kDa玉米醇溶蛋白、g-玉米醇溶蛋白、蜡质、收缩素1、收缩素2、球蛋白1等。还参见WO 00/12733，其中公开了来自end1和end2基因的种子偏好性启动子；通过引用结合在此。在特定组织中具有“偏好性”表达的启动子在该组织中比在至少一种其他植物组织中更大程度地表达。一些组织偏好性启动子几乎专门在特定组织中表达。

当希望低水平表达时，可使用弱启动子。通常，如本文使用的，术语“弱启动子”是指以低水平驱动编码序列表达的启动子。低水平表达旨在约1/1000转录物至约1/100,000转录物至约1/500,000转录物的水平。可替代地，应当认识到，术语“弱启动子”还涵盖仅在少数细胞中驱动表达但不在其他细胞中表达以给出完全低表达水平的启动子。当启动子以不可接受的高水平驱动表达时，可以删除或修饰部分启动子序列以降低表达水平。

此类弱组成型启动子包括，例如：Rsyn7启动子的核心启动子(WO 99/43838和美国专利号6,072,050)、核心35S CaMV启动子等。其他组成型启动子包括，例如以下专利文献中所公开的那些：美国专利号5,608,149；5,608,144；5,604,121；5,569,597；5,466,785；5,399,680；5,268,463；5,608,142；以及6,177,611；通过引用结合在此。

通常，表达盒将包括选择性标记基因，用于选择转化的细胞。利用选择性标记基因来选择经转化的细胞或组织。标记基因包括编码抗生素抗性的基因，如编码新霉素磷酸转移酶II(NEO)和潮霉素磷酸转移酶(HPT)的基因，以及赋予除草化合物(如草铵膦、溴苯腈、咪唑啉酮和2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D))抗性的基因。合适的选择性标记基因的其他实例包括但不限于编码耐氯霉素的基因(Herrera Estrella等人，(1983)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]2：987-992)；甲氨蝶呤(Herrera Estrella等人，(1983)Nature[自然]303：209-213和Meijer等人，(1991)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]16：807-820)；链霉素(Jones等人，(1987)Mol.Gen.Genet.[分子遗传和基因组学]210：86-91)；壮观霉素(Bretagne-Sagnard等人，(1996)Transgenic Res.[转基因研究]5：131-137)；博来霉素(Hille等人，(1990)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]7：171-176)；磺酰胺类(Guerineau等人，(1990)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]15：127-136)；溴草腈(Stalker等人，(1988)Science[科学]242：419-423)；草甘膦(Shaw等人(1986)，Science[科学]233：478-481；以及美国专利号7,709,702；和7,462,481)；草丁膦(DeBlock等人，(1987)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]6：2513-2518)。一般参见Yarranton，(1992)Curr.Opm.Biotech.[生物技术新见]3：506-511；Christopherson等人(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]89：6314-6318；Yao等人(1992)Cell[细胞]71：63-72；Reznikoff(1992)Mol.Microbiol.[分子微生物学]6：2419-2422；Barkley等人(1980)The Operon[操纵子]中，第177-220页；Hu等人(1987)Cell[细胞]48：555-566；Brown等人(1987)Cell[细胞]49：603-612；Figge等人(1988)Cell[细胞]52：713-722；Deuschle等人(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]86：5400-5404；Fuerst等人(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]86：2549-2553；Deuschle等人(1990)Science[科学]248：480-483；Gossen(1993)博士学位论文，德国海德堡大学；Reines等人(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]90：1917-1921；Labow等人(1990)Mol.Cell.Biol.[分子细胞生物学]10：3343-3356；Zambretti等人(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]89：3952-3956；Baim等人(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]88：5072-5076；Wyborski等人(1991)NucleicAcids Res.[核酸研究]19：4647-4653；Hillenand-Wissman(1989)TopicsMol.Struc.Biol.[热点分子结构生物学]10：143-162；Degenkolb等人(1991)Antimicrob.Agents Chemother.[抗微生物剂]35：1591-1595；Kleinschnidt等人(1988)Biochemtstry[生物化学]27：1094-1104；Bonin(1993)博士学位论文，德国海德堡大学；Gossen等人(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]89：5547-5551；Oliva等人(1992)Aniimicrob.Agents Chemother.[抗微生物剂]36：913-919；Hlavka等人(1985)Hahdbook of Experimental Pharmacology[实验药理学手册]，第78卷(Springer-Verlag，Berlin[柏林施普林格出版社])；和Gill等人，(1988)Nature[自然]334：721-724。此类公开内容通过引用结合在此。

以上选择性标记基因的列表并不意指是限制性的。任何选择性标记基因均可用于这些实施例中。

这些实施例的方法涉及将多肽或多核苷酸引入到植物中。“引入”旨在意指以这样一种方式将多核苷酸或多肽提供于植物中以致于该序列得以进入该植物的细胞内部。这些实施例的方法不取决于用于将多核苷酸或多肽引入植物中的具体方法，只要该多核苷酸或多肽进入该植物的至少一个细胞的内部即可。将多核苷酸或多肽引入植物的方法是本领域已知的，该方法包括但不限于稳定转化法、瞬时转化法和病毒介导法。

“稳定转化”旨在意指被引入植物中的核苷酸构建体整合到该植物的基因组中并且能够由其子代继承。“瞬时转化”旨在意指将多核苷酸引入植物中并且不整合到植物的基因组中，或者将多肽引入植物中。

转化方案以及将核苷酸序列引入植物中的方案可以根据要进行转化的植物或植物细胞的类型(即，单子叶植物或双子叶植物)而异。将核苷酸序列引入植物细胞并随后插入植物基因组的合适方法包括显微注射(Crossway等人(1986)Biotechniques[生物技术]4：320-334)、电穿孔(Riggs等人(1986)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]83：5602-5606)、土壤杆菌属介导的转化(美国专利号5,563,055和5,981,840)、直接基因转移(Paszkowski等人(1984)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]3：2717-2722)和弹道粒子加速(参见，例如，美国专利号4,945,050、5,879,918、5,886,244和5,932,782；Tomes等人(1995)在Plant Cell，Tissue，and Organ Culture：Fundamental Methods[植物细胞、组织和器官培养：基本方法]中，Gamborg和Phillips编辑(施普林格出版社，柏林)；和McCabe等人(1988)Biotechnology[生物技术]6：923-926)以及Lecl转化(WO 00/28058)。对于马铃薯转化法，参见Tu等人，(1998)Plant Molecular Biology[植物分子生物学]37：829-838和Chong等人，(2000)Transgenic Research[转基因研究]9：71-78。可以在以下文献中找到另外的转化方法：Weissinger等人，(1988)Ann.Rev.Genet.[遗传学年鉴]22：421-477；Sanford等人(1987)Particulate Science and Technology[微粒科学与技术]5：27-37(洋葱)；Christou等人，(1988)Plant Physiol.[植物生理学]87：671-674(大豆)；McCabe等人，(1988)Bio/Technology[生物/技术]6：923-926(大豆)；Finer和McMullen，(1991)In VitroCell Dev.Biol.[体外细胞和发育生物学]27P：175-182(大豆)；Singh等人，(1998)Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]96：319-324(大豆)；Datta等人，(1990)Biotechnology[生物技术]8：736-740(稻)；Klein等人，(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]85：4305-4309(玉米)；Klein等人，(1988)Biotechnology[生物技术]6：559-563(玉米)；美国专利号5,240,855；5,322,783和5,324,646；Klein等人，(1988)PlantPhysiol.[植物生理学]91：440-444(玉米)；Fromm等人，(1990)Biotechnology[生物技术]8：833-839(玉米)；Hooykaas-Van Slogteren等人，(1984)Nature[自然](伦敦)311：763-764；美国专利号5,736,369(谷物)；Bytebier等人，(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国科学院院报]84：5345-5349(百合科)；De Wet等人，(1985)The ExperimentalManipulation of Ovule Tissues[胚珠组织的实验操作]，Chapman等人编辑，(纽约朗文出版社)，第197-209页(花粉)；Kaeppler等人，(1990)Plant Cell Reports[植物细胞报告]9：415-418和Kaeppler等人，(1992)Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]84：560-566(晶体介导的转化)；D′Halluin等人(1992)Plant Cell[植物细胞]4：1495-1505(电穿孔)；Li等人，(1993)，Plant Cell Reports[植物细胞报道]，12：250-255以及Christou和Ford，(1995)，Annals of Botany[植物学年报]，75：407-413(稻)；Osjoda等人，(1996)NatureBiotechnology[自然生物技术]14：745-750(经由根癌土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的玉米)；将其全部通过引用结合在此。

在特定实施例中，可以使用各种瞬时转化法向植物提供这些实施例的序列。此类瞬时转化方法包括但不限于将Cry毒素蛋白或其变体和片段直接引入植物或将Cry毒素转录物引入植物中。此类方法包括例如显微注射或粒子轰击。参见，例如，Crossway等人，(1986)Mol Gen.Genet.[分子和普通遗传学]202：179-185；Nomura等人，(1986)Plant Sci.[植物科学]44：53-58；Hepler等人，(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.[美国科学院院报]91：2176-2180和Hush等人，(1994)The Journal of Cell Science[细胞科学杂志]107：775-784，以上所有文献都通过引用并入本文。可替代地，可以使用本领域已知的技术将Cry毒素多核苷酸瞬时转化到植物中。此类技术包括病毒载体系统，和以阻止DNA后续释放的方式使多核苷酸沉淀。因此，可以从微粒结合的DNA进行转录，但其被释放以整合至基因组的频率大大降低了。这种方法包括使用包被有聚乙烯亚胺(PEI；西格玛(Sigma)#P3143)的粒子。

用于在植物基因组的特定位置定向插入多核苷酸的方法是本领域已知的。在一个实施例中，利用位点特异性重组系统实现多核苷酸在所希望的基因组位置处的插入。参见例如，WO 99/25821、WO 99/25854、WO 99/25840、WO 99/25855、以及WO 99/25853，将其全部通过引用并入本文。简而言之，本实施例的多核苷酸可以包含在侧接两个不相同重组位点的转移盒内。将转移盒引入植物，该植物的基因组中稳定掺入了靶位点，其中所述靶位点侧接两个与该转移盒的所述位点相对应的不相同重组位点。提供适当的重组酶，并将该转移盒整合到靶位点。由此，目的多核苷酸被整合在植物基因组中的具体染色体位置处。

已经转化的细胞可以按照常规方法生长为植物。参见例如，McCormick等人，(1986)Plant Cell Reports[植物细胞报告]5：81-84。然后可以培育这些植株，并用相同的经转化株系或者不同的株系授粉，并鉴定出具有所需表型特征的组成型或诱导型表达的所得杂交体。可以培育两代或更多代，以确保所需表型特征的表达稳定地保持并遗传，并且然后收获种子以确保已经实现了所需表型特征的表达。

可以通过使植物与病毒或者病毒核酸接触而向植物提供实施例的核苷酸构建体。通常，这类方法涉及将目的核苷酸构建体掺入病毒DNA或RNA分子内。已经认识到，实施例的重组蛋白最初可以被合成为病毒多蛋白的一部分，其然后可以通过体内或体外蛋白水解加工以产生希望的杀有害生物蛋白。还认识到，包含实施例的杀有害生物蛋白的氨基酸序列的至少一部分的这样一种病毒多蛋白可能具有所希望的杀有害生物活性。此类病毒多蛋白和编码它们的核苷酸序列被实施例所涵盖。为植物提供核苷酸构建体并在植物中产生编码的蛋白质的方法是本领域已知的，其涉及病毒DNA或RNA分子。参见，例如美国专利号5,889,191；5,889,190；5,866,785；5,589,367；以及5,316,931；通过引用结合在此。

这些实施例进一步涉及实施例的已转化的植物的植物繁殖材料，包括但不限于种子、块茎、球茎、鳞茎、叶以及根和芽的插条。

这些实施例可用于转化任何植物物种，包括但不限于单子叶植物和双子叶植物。目的植物的实例包括但不限于玉米(玉蜀黍)，芸苔属(例如，甘蓝型油菜(Brassicanapus)、芜菁(Brassica rapa)、芥菜(Brassica juncea))(特别是可用作种子油来源的那些芸苔属物种)，苜蓿(紫花苜蓿(Medicago sativa))，稻(rice，Oryza sativa)，黑麦(rye，Secale cereale)，高粱(甜高粱(Sorghum bicolor)，高粱(Sorghum vulgare))，粟(例如，珍珠粟(御谷(Pennisetum glaucum))，黍(粟米(Panicum miliaceum))，粟(谷子(Setariaitalica))，穇子(龙爪稷(Eleusine coracana)))，向日葵(sunflower，Helianthusannuus)，红花(safflower，Carthamus tinctorius)，小麦(wheat，Triticum aestivum)，大豆(soybean，Glycine max)，烟草(tobacco，Nicotiana tabacum)，马铃薯(potato，Solanumtuberosum)，花生(peanut，Arachis hypogaea)，棉花(海岛棉(Gossypium barbadense)、陆地棉(Gossypium hirsutum))，甘薯(番薯(Ipomoea batatas))，木薯(cassava，Manihotesculenta)，咖啡(咖啡属(Coffea)物种)，椰子(coconut，Cocos nucifera)，菠萝(pineapple，Ananas comosus)，柑橘树(柑橘属(Citrus)物种)，可可(cocoa，Theobromacacao)，茶树(tea，Camellia sinensis)，香蕉(芭蕉属(Musa)物种)，鳄梨(avocado，Perseaamericana)，无花果(fig或(Ficus casica))，番石榴(guava，Psidium guajava)，芒果(mango，Mangifera indica)，橄榄(olive，Olea europaea)，木瓜(番木瓜(Caricapapaya)))，腰果(cashew，Anacardium occidentale)，澳洲坚果(macadamia，Macadamiaintegrifolia)，巴旦杏(almond，Prunus amygdalus)，甜菜(sugar beets，Betavulgaris)，甘蔗(甘蔗属(Saccharum)物种)，燕麦，大麦，蔬菜，观赏植物和针叶树。

蔬菜包括番茄(tomatoes，Lycopersicon esculentumn)、莴苣(lettuce，例如，莴苣(Lactuca sativa))、青豆(菜豆(Phaseolus vulgaris))、利马豆(lima bean，Phaseoluslimensis)、豌豆(香豌豆属(Lathyrus)物种)和黄瓜属的成员诸如黄瓜(cucumber，Cucumissativus)、香瓜(cantaloupe，Cucumis cantalupensis)和甜瓜(musk melon，Cucumismelo)。观赏植物包括杜鹃(杜鹃花属(Rhododendron)物种)、绣球花(hydrangea，Macrophylla hydrangea)、木槿(hibiscus，Hibiscus rosasanensis)、玫瑰(蔷薇属(Rosa)物种)、郁金香(郁金香属(Tulipa)物种)、水仙(水仙属(Narcissus)物种)、矮牵牛(petunias，Petunia hybrida)、康乃馨(carnation，Dianthus caryophyllus)、一品红(poinsettia，Euphorbia pulcherrima)和菊花。可以用于实践实施例的针叶树包括(例如)松树诸如火炬松(loblolly pine，Pinus taeda)、湿地松(slash pine，Pinus elliotii)、西黄松(ponderosa pine，Pinus ponderosa)、黑松(lodgepole pine，Pinus contorta)和辐射松(Monterey pine，Pinus radiata)；花旗松(Douglasfir，Pseudotsuga menziesii)；西方铁杉(Western hemlock，Tsuga canadensis)；北美云杉(白云杉(Picea glauca))；红杉(北美红杉(Sequoia sempervirens))；枞树(true firs)诸如银杉(胶冷杉(Abiesamabilis))和胶枞(香脂冷杉(Abies balsamea))；以及雪松，如西方红雪松(北美乔柏(Thuja plicata))和阿拉斯加黄雪松(黄扁柏(Chamaecyparis nootkatensis))。实施施例的植物包括作物植物，包括但不限于：玉米、苜蓿、向日葵、芸苔属(Brassica)物种、大豆、棉花、红花、落花生、高粱、小麦、小米、烟草、甘蔗等。

草皮草包括但不限于：一年生早熟禾(annual bluegrass，Poa annua)；一年生黑麦草(黑麦草(Lolium multifloru))；加拿大早熟禾(Canada bluegrass，Poa compressa)；紫羊茅(Chewings fescue，Festuca rubra)；细弱翦股颖(colonial bentgrass，Agrostistenuis)；匍匐翦股颖(creeping bentgrass，Agrostis palustris)；冰草(沙生冰草(Agropyron desertorum))；扁穗冰草(fairway wheatgrass，Agropyron cristatum)；硬羊茅(长叶羊茅(Festuca longifolia))；草地早熟禾(Kentucky bluegrass，Poapratensis)；鸭茅(orchardgrass，Dactylis glomerata)；多年生黑麦草(perennialryegrass，Lolium perenne)；红狐茅(紫羊茅(Festuca rubra))；小糠草(redtop，Agrosttsalba)；粗茎早熟禾(rough bluegrass，Poa trivtalis)；羊茅(sheep fescue，Festucaovina)；无芒雀麦(smooth bromegrass，Bromus inermis)；高羊茅(tall fescue，Festucaarundinacea)；梯牧草(timothy，Phleum pratense)；绒毛剪股颖(velvet bentgrass，Agrostis canina)；碱茅(weeping alkaligrass，Puccinellia distans)；蓝茎冰草(western wheatgrass，Agropyron smithii)；狗牙根(狗牙根属(Cynodon)物种)；圣奥古斯丁草(St.Augustine grass，Stenotaphrum secundatum)；结缕草(结缕属(Zoysia)物种)；百喜草(Bahia grass，Paspalum notatum)；地毯草(carpet grass，Axonopus affinis)；假俭草(centipede grass，Eremochloa ophiuroides)；隐花狼尾草(kikuyu grass，Pennisetum clandesinum)；海滨雀稗(seashore paspalum，Paspalum vaginatum)；格兰马草(blue gramma，Bouteloua gracilis)；野牛草(buffalo grass，Buchloe dactyloids)；垂穗草(sideoats gramma，Bouteloua curtipendula)。

目的植物包括提供目的种子的谷物类植物、油料种子植物和豆科植物。目的种子包括谷物种子，例如玉米、小麦、大麦、稻、高粱、黑麦、粟等。油料种子植物包括棉花、大豆、红花、向日葵、芸苔属、玉米、苜蓿、棕榈、椰子、亚麻、蓖麻、橄榄等。豆科植物包括豆类和豌豆。豆类包括瓜尔豆、槐豆、胡芦巴、大豆、四季豆、豇豆、绿豆、利马豆、蚕豆、小扁豆、鹰嘴豆等。

转基因植物中性状的堆叠

转基因植物可以包含在此公开的一种或多种杀昆虫多核苷酸与一种或多种另外的多核苷酸的堆叠，导致多个多肽序列的产生或抑制。包含多核苷酸序列堆叠的转基因植物可以通过传统育种方法或通过遗传工程方法中的一种或两种获得。这些方法包含但不限于：育种各自包含目的多核苷酸的单个系，将包含在此公开的基因的转基因植物与随后的基因转化并将基因共转化为单个植物细胞。如在此使用的，术语“堆叠”包括在同一植物中存在多个性状(即，将两个性状并入核基因组中，将一个性状并入核基因组中，并且将一个性状并入质体的基因组中，或者这两种性状都被并入质体的基因组中)。在一个非限制性实例中，“堆叠性状”包括其中序列在物理上彼此相邻的分子堆叠。如本文使用的性状是指源自特定序列或序列组群的表型。可以使用包含多个基因或在多个载体上分别携带的基因的单一转化载体进行基因的共转化。如果通过遗传转化植物来堆叠序列，则目的多核苷酸序列可以在任意时间并以任意顺序组合。可以用共转化方案将这些性状与转化盒的任何组合所提供的目的多核苷酸一起引入。例如，如果要引入两个序列，则这两个序列可以包含在单独的转化盒(反式)中或包含在相同的转化盒(顺式)中。这些序列的表达可以通过相同的启动子或通过不同的启动子驱动。在某些情况下，可能所希望的是引入一种将抑制所关注的聚核苷酸的表达的转化盒。此可以与其他抑制盒或过度表达盒的任何组合进行组合以在该植物中产生所需性状组合。进一步应当认识到，可以使用位点特异重组系统，来在希望的基因组位置堆叠多核苷酸序列。参见，例如，WO 1999/25821、WO 1999/25854、WO 1999/25840、WO 1999/25855、和WO 1999/25853，其全部通过引用结合在此。

在一些实施例中，单独或与一种或多种另外的昆虫抗性性状堆叠的、编码在此公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可以与一种或多种另外的输入性状(例如，除草剂抗性、真菌抗性、病毒抗性、胁迫耐受性、抗病性、雄性不育性、茎强度等)或输出性状(例如，增加的产量、修饰淀粉、改善的油特性、平衡的氨基酸、高赖氨酸或甲硫氨酸、增加的消化性、改善的纤维品质、抗旱性等)堆叠。因此，多核苷酸实施例可用于提供具有灵活地且成本有效地控制任何数量的农艺有害生物的能力的经改善的作物品质的完整农艺学方案。

在一些实施例中，堆叠的性状可以是已经获得监管许可(包括但不限于以下事件)的性状或事件，所述事件可以在环境风险评估中心(cera-gmc.org/？action＝gm_crop_database，其可以使用www前缀进行访问)和在国际农业生物技术应用服务部门(isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp，其可以使用www前缀进行访问)找到。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可与编码杀有害生物蛋白的基因堆叠，所述杀有害生物蛋白包括但不限于：来自假单胞菌属(Pseudomonas)物种的杀昆虫蛋白，如PSEEN3174(Monalysin，(2011)PLoS Pathogens[PLoS病原体]，7：1-13)，来自假单胞菌蛋白菌菌株CHA0和Pf-5(此前为荧光假单胞菌(fluorescens))(Pechy-Tarr，(2008)Environmental Microbiology[环境微生物学]10：2368-2386：基因库登录号EU400157)；来自台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)(Liu等人，(2010)J.Agric.Food Chem.[农业食品化学学报]58：12343-12349)和来自假产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)(Zhang等人，(2009)Annals of Microbiology[微生物学年报]59：45-50和Li等人，(2007)Plant Cell Tiss.Organ Cult.[植物细胞组织和器官培养]89：159-168)的杀昆虫蛋白；来自发光杆菌属物种和致病杆菌属物种的杀昆虫蛋白(Hinchliffe等人，(2010)The Open Toxinology Journal[开放性毒理学杂志]3：101-118和Morgan等人，(2001)Applied and Envir.Micro.[应用与环境微生物学]67：2062-2069)，美国专利号6,048,838和美国专利号6,379,946；美国专利公开US 20140007292的PIP-1多肽；美国专利公开US 20140033361的AfIP-1A和/或AfIP-1B多肽；美国专利公开US20140274885的PHI-4多肽和；PCT公开WO 2015/023846的PIP-47多肽、WO 2015/038734的PIP-72多肽；WO 2015/120276的PtIP-83多肽和δ-内毒素，包括但不限于δ-内毒素基因和苏云金芽孢杆菌溶细胞Cyt1和Cyt2基因的Cry1、Cry2、Cry3、Cry4、Cry5、Cry6、Cry7、Cry8、Cry9、Cry10、Cry11、Cry12、Cry13、Cry14、Cry15、Cry16、Cry17、Cry18、Cry19、Cry20、Cry21、Cry22、Cry23、Cry24、Cry25、Cry26、Cry27、Cry28、Cry29、Cry30、Cry31、Cry32、Cry33、Cry34、Cry35，Cry36、Cry37、Cry38、Cry39、Cry40、Cry41、Cry42、Cry43、Cry44、Cry45、Cry46、Cry47、Cry49、Cry50、Cry51、Cry52、Cry53、Cry54、Cry55、Cry56、Cry57、Cry58、Cry59、Cry60、Cry61、Cry62、Cry63、Cry64、Cry65、Cry66、Cry67、Cry68、Cry69、Cry70、Cry71、Cry72、Cry73、和Cry74类别。这些类别的苏云金芽孢杆菌杀昆虫蛋白的成员是本领域技术人员熟知的(参见，Crickmore等人，“Bacillus thuringiensis toxinnomenclature[苏云金芽孢杆菌毒素命名法]”(2011)，在lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/toxins2.html，可以使用“www”前缀在万维网上访问该网址。苏云金芽孢杆菌杀昆虫蛋白的这些类别的成员包括但不限于Cry1Aa1(登录号AAA22353)；Cry1Aa2(登录号登录号AAA22552)；Cry1Aa3(登录号BAA00257)；Cry1Aa4(登录号CAA31886)；Cry1Aa5(登录号BAA04468)；Cry1Aa6(登录号AAA86265)；Cry1Aa7(登录号AAD46139)；Cry1Aa8(登录号I26149)；Cry1Aa9(登录号BAA77213)；Cry1Aa10(登录号AAD55382)；Cry1Aa11(登录号CAA70856)；Cry1Aa12(登录号AAP80146)；Cry1Aa13(登录号AAM44305)；Cry1Aa14(登录号AAP40639)；Cry1Aa15(登录号AAY66993)；Cry1Aa16(登录号HQ439776)；Cry1Aa17(登录号HQ439788)；Cry1Aa18(登录号HQ439790)；Cry1Aa19(登录号HQ685121)；Cry1Aa20(登录号JF340156)；Cry1Aa21(登录号JN651496)；Cry1Aa22(登录号KC158223)；Cry1Ab1(登录号AAA22330)；Cry1Ab2(登录号AAA22613)；Cry1Ab3(登录号AAA22561)；Cry1Ab4(登录号BAA00071)；Cry1Ab5(登录号CAA28405)；Cry1Ab6(登录号AAA22420)；Cry1Ab7(登录号CAA31620)；Cry1Ab8(登录号AAA22551)；Cry1Ab9(登录号CAA38701)；Cry1Ab10(登录号A29125)；Cry1Ab11(登录号I12419)；Cry1Ab12(登录号AAC64003)；Cry1Ab13(登录号AAN76494)；Cry1Ab14(登录号AAG16877)；Cry1Ab15(登录号AAO13302)；Cry1Ab16(登录号AAK55546)；Cry1Ab17(登录号AAT46415)；Cry1Ab18(登录号AAQ88259)；Cry1Ab19(登录号AAW31761)；Cry1Ab20(登录号ABB72460)；Cry1Ab21(登录号ABS18384)；Cry1Ab22(登录号ABW87320)；Cry1Ab23(登录号HQ439777)；Cry1Ab24(登录号HQ439778)；Cry1Ab25(登录号HQ685122)；Cry1Ab26(登录号HQ847729)；Cry1Ab27(登录号JN135249)；Cry1Ab28(登录号JN135250)；Cry1Ab29(登录号JN135251)；Cry1Ab30(登录号JN135252)；Cry1Ab31(登录号JN135253)；Cry1Ab32(登录号JN135254)；Cry1Ab33(登录号AAS93798)；Cry1Ab34(登录号KC156668)；Cry1Ab样(登录号AAK14336)；Cry1Ab样(登录号AAK14337)；Cry1Ab样(登录号AAK14338)；Cry1Ab样(登录号ABG88858)；Cry1Ac1(登录号AAA22331)；Cry1Ac2(登录号AAA22338)；Cry1Ac3(登录号CAA38098)；Cry1Ac4(登录号AAA73077)；Cry1Ac5(登录号AAA22339)；Cry1Ac6(登录号AAA86266)；Cry1Ac7(登录号AAB46989)；Cry1Ac8(登录号AAC44841)；Cry1Ac9(登录号AAB49768)；Cry1Ac10(登录号CAA05505)；Cry1Ac11(登录号CAA10270)；Cry1Ac12(登录号I12418)；Cry1Ac13(登录号AAD38701)；Cry1Ac14(登录号AAQ06607)；Cry1Ac15(登录号AAN07788)；Cry1Ac16(登录号AAU87037)；Cry1Ac17(登录号AAX18704)；Cry1Ac18(登录号AAY88347)；Cry1Ac19(登录号ABD37053)；Cry1Ac20(登录号ABB89046)；Cry1Ac21(登录号AAY66992)；Cry1Ac22(登录号ABZ01836)；Cry1Ac23(登录号CAQ30431)；Cry1Ac24(登录号ABL01535)；Cr11Ac25(登录号FJ513324)；Cry1Ac26(登录号FJ617446)；Cry1Ac27(登录号FJ617447)；Cry1Ac28(登录号ACM90319)；Cry1Ac29(登录号DQ438941)；Cry1Ac30(登录号GQ227507)；Cry1Ac31(登录号GU446674)；Cry1Ac32(登录号HM061081)；Cry1Ac33(登录号GQ866913)；Cry1Ac34(登录号HQ230364)；Cry1Ac35(登录号JF340157)；Cry1Ac36(登录号JN387137)；Cry1Ac37(登录号JQ317685)；Cry1Ad1(登录号AAA22340)；Cry1Ad2(登录号CAA01880)；Cry1Ae1(登录号AAA22410)；Cry1Af1(登录号AAB82749)；Cry1Ag1(登录号AAD46137)；Cry1Ah1(登录号AAQ14326)；Cry1Ah2(登录号ABB76664)；Cry1Ah3(登录号HQ439779)；Cry1Ai1(登录号AAO39719)；Cry1Ai2(登录号HQ439780)；Cry1A样(登录号AAK14339)；Cry1Ba1(登录号CAA29898)；Cry1Ba2(登录号CAA65003)；Cry1Ba3(登录号AAK63251)；Cry1Ba4(登录号AAK51084)；Cry1Ba5(登录号ABO20894)；Cry1Ba6(登录号ABL60921)；Cry1Ba7(登录号HQ439781)；Cry1Bb1(登录号AAA22344)；Cry1Bb2(登录号HQ439782)；Cry1Bc1(登录号CAA86568)；Cry1Bd1(登录号AAD10292)；Cry1Bd2(登录号AAM93496)；Cry1Be1(登录号AAC32850)；Cry1Be2(登录号AAQ52387)；Cry1Be3(登录号ACV96720)；Cry1Be4(登录号HM070026)；Cry1Bf1(登录号CAC50778)；Cry1Bf2(登录号AAQ52380)；Cry1Bg1(登录号AAO39720)；Cry1Bh1(登录号HQ589331)；Cry1Bi1(登录号KC156700)；Cry1Ca1(登录号CAA30396)；Cry1Ca2(登录号CAA31951)；Cry1Ca3(登录号AAA22343)；Cry1Ca4(登录号CAA01886)；Cry1Ca5(登录号CAA65457)；Cry1Ca6[1](登录号AAF37224)；Cry1Ca7(登录号AAG50438)；Cry1Ca8(登录号AAM00264)；Cry1Ca9(登录号AAL79362)；Cry1Ca10(登录号AAN16462)；Cry1Ca11(登录号AAX53094)；Cry1Ca12(登录号HM070027)；Cry1Ca13(登录号HQ412621)；Cry1Ca14(登录号JN651493)；Cry1Cb1(登录号M97880)；Cry1Cb2(登录号AAG35409)；Cry1Cb3(登录号ACD50894)；Cry1Cb样(登录号AAX63901)；Cry1Da1(登录号CAA38099)；Cry1Da2(登录号I76415)；Cry1Da3(登录号HQ439784)；Cry1Db1(登录号CAA80234)；Cry1Db2(登录号AAK48937)；Cry1Dc1(登录号ABK35074)；Cry1Ea1(登录号CAA37933)；Cry1Ea2(登录号CAA39609)；Cry1Ea3(登录号AAA22345)；Cry1Ea4(登录号AAD04732)；Cry1Ea5(登录号A15535)；Cry1Ea6(登录号AAL50330)；Cry1Ea7(登录号AAW72936)；Cry1Ea8(登录号ABX11258)；Cry1Ea9(登录号HQ439785)；Cry1Ea10(登录号ADR00398)；Cry1Ea11(登录号JQ652456)；Cry1Eb1(登录号AAA22346)；Cry1Fa1(登录号AAA22348)；Cry1Fa2(登录号AAA22347)；Cry1Fa3(登录号HM070028)；Cry1Fa4(登录号HM439638)；Cry1Fb1(登录号CAA80235)；Cry1Fb2(登录号BAA25298)；Cry1Fb3(登录号AAF21767)；Cry1Fb4(登录号AAC10641)；Cry1Fb5(登录号AAO13295)；Cry1Fb6(登录号ACD50892)；Cry1Fb7(登录号ACD50893)；Cry1Ga1(登录号CAA80233)；Cry1Ga2(登录号CAA70506)；Cry1Gb1(登录号AAD10291)；Cry1Gb2(登录号AAO13756)；Cry1Gc1(登录号AAQ52381)；Cry1Ha1(登录号CAA80236)；Cry1Hb1(登录号AAA79694)；Cry1Hb2(登录号HQ439786)；Cry1H样(登录号AAF01213)；Cry1Ia1(登录号CAA44633)；Cry1Ia2(登录号AAA22354)；Cry1Ia3(登录号AAC36999)；Cry1Ia4(登录号AAB00958)；Cry1Ia5(登录号CAA70124)；Cry1Ia6(登录号AAC26910)；Cry1Ia7(登录号AAM73516)；Cry1Ia8(登录号AAK66742)；Cry1Ia9(登录号AAQ08616)；Cry1Ia10(登录号AAP86782)；Cry1Ia11(登录号CAC85964)；Cry1Ia12(登录号AAV53390)；Cry1Ia13(登录号ABF83202)；Cry1Ia14(登录号ACG63871)；Cry1Ia15(登录号FJ617445)；Cry1Ia16(登录号FJ617448)；Cry1Ia17(登录号GU989199)；Cry1Ia18(登录号ADK23801)；Cry1Ia19(登录号HQ439787)；Cry1Ia20(登录号JQ228426)；Cry1Ia21(登录号JQ228424)；Cry1Ia22(登录号JQ228427)；Cry1Ia23(登录号JQ228428)；Cry1Ia24(登录号JQ228429)；Cry1Ia25(登录号JQ228430)；Cry1Ia26(登录号JQ228431)；Cry1Ia27(登录号JQ228432)；Cry1Ia28(登录号JQ228433)；Cry1Ia29(登录号JQ228434)；Cry1Ia30(登录号JQ317686)；Cry1Ia31(登录号JX944038)；Cry1Ia32(登录号JX944039)；Cry1Ia33(登录号JX944040)；Cry1Ib1(登录号AAA82114)；Cry1Ib2(登录号ABW88019)；Cry1Ib3(登录号ACD75515)；Cry1Ib4(登录号HM051227)；Cry1Ib5(登录号HM070028)；Cry1Ib6(登录号ADK38579)；Cry1Ib7(登录号JN571740)；Cry1Ib8(登录号JN675714)；Cry1Ib9(登录号JN675715)；C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δ-内毒素的实例还包括但不限于：美国专利号5,880,275和7,858,849的Cry1A蛋白；美国专利号8,304,604和8.304.605的DIG-3或DIG-11毒素(cry蛋白(如Cry1A)的α螺旋1和/或α螺旋2变体的N末端缺失)，美国专利申请序列号10/525,318的Cry1B；美国专利号6,033,874的Cry1C；美国专利号5,188,960，6,218,188的Cry1F；美国专利号7,070,982的Cry1A/F嵌合体；6,962,705和6,713,063)；美国专利号7,064,249的Cry2蛋白如Cry2Ab蛋白；Cry3A蛋白，包括但不限于：通过融合至少两种不同Cry蛋白的可变区和保守区的独特组合产生的工程化杂合杀昆虫蛋白(eHIP)(美国专利申请公开号2010/0017914)；Cry4蛋白；Cry5蛋白；Cry6蛋白；美国专利号7,329,736、7,449,552、7,803,943、7,476,781、7,105,332、7,378,499和7,462,760的Cry8蛋白；Cry9蛋白，如Cry9A、Cry9B、Cry9C、Cry9D、Cry9E、和Cry9F家族的成员；Cry15蛋白，描述于以下文献中：Naimov等人(2008)Applied andEnvironmental Microbiology[应用与环境微生物学]74：7145-7151；美国专利号6,127,180、6,624,145和6,340,593的Cry22、Cry34Ab1蛋白；美国专利号6,248,535、6,326,351、6,399,330、6,949,626、7,385,107和7,504,229的CryET33和CryET34蛋白；美国专利公开号2006/0191034、2012/0278954，和PCT公开号WO 2012/139004的CryET33和CryET34同源物；美国专利号6,083,499、6,548,291和6,340,593的Cry35Ab1蛋白；Cry46蛋白、Cry 51蛋白、Cry二元毒素；TIC901或相关毒素；US 2008/0295207的TIC807；PCT US 2006/033867的ET29、ET37、TIC809、TIC810、TIC812、TIC127、TIC128；美国专利号8,236,757的AXMI-027、AXMI-036和AXMI-038；US7,923,602的AXMI-031、AXMI-039、AXMI-040、AXMI-049；WO 2006/083891的AXMI-018、AXMI-020、和AXMI-021；WO 2005/038032的AXMI-010；WO 2005/021585的AXMI-003；US 2004/0250311的AXMI-008；US 2004/0216186的AXMI-006；US 2004/0210965的AXMI-007；US 2004/0210964的AXMI-009；US 2004/0197917的AXMI-014；US2004/0197916的AXMI-004；WO 2006/119457的AXMI-028和AXMI-029；WO 2004/074462的AXMI-007、AXMI-008、AXMI-0080rf2、AXMI-009、AXMI-014和AXMI-004；美国专利号8,084,416的AXMI-150；US20110023184的AXMI-205；US 2011/0263488的AXMI-011、AXMI-012、AXMI-013、AXMI-015、AXMI-019、AXMI-044、AXMI-037、AXMI-043、AXMI-033、AXMI-034、AXMI-022、AXMI-023、AXMI-041、AXMI-063、和AXMI-064；US 2010/0197592的AXMI-R1和相关蛋白；WO 2011/103248的AXMI221Z、AXMI222z、AXMI223z、AXMI224z和AXMI225z；WO11/103247的AXMI218、AXMI219、AXMI220、AXMI226、AXMI227、AXMI228、AXMI229、AXMI230、和AXMI231；美国专利号8,334,431的AXMI-115、AXMI-113、AXMI-005、AXMI-163和AXMI-184；US 2010/0298211的AXMI-001、AXMI-002、AXMI-030、AXMI-035、和AXMI-045；US20090144852的AXMI-066和AXMI-076；美国专利号8,318,900的AXMI128、AXMI130、AXMI131、AXMI133、AXMI140、AXMI141、AXMI142、AXMI143、AXMI144、AXMI146、AXMI148、AXMI149、AXMI152、AXMI153、AXMI154、AXMI155、AXMI156、AXMI157、AXMI158、AXMI162、AXMI165、AXMI166、AXMI167、AXMI168、AXMI169、AXMI170、AXMI171、AXMI172、AXMI173、AXMI174、AXMI175、AXMI176、AXMI177、AXMI178、AXMI179、AXMI180、AXMI181、AXMI182、AXMI185、AXMI186、AXMI187、AXMI188、AXMI189；US 2010/0005543的AXMI079、AXMI080、AXMI081、AXMI082、AXMI091、AXMI092、AXMI096、AXMI097、AXMI098、AXMI099、AXMI100、AXMI101、AXMI102、AXMI103、AXMI104、AXMI107、AXMI108、AXMI109、AXMI110、AXMI111、AXMI112、AXMI114、AXMI116、AXMI117、AXMI118、AXMI119、AXMI120、AXMI121、AXMI122、AXMI123、AXMI124、AXMI1257、AXMI1268、AXMI127、AXMI129、AXMI164、AXMI151、AXMI161、AXMI183、AXMI132、AXMI138、AXMI137；和美国专利号8,319,019的具有修饰的蛋白水解位点的Cry蛋白如Cry1A和Cry3A；以及美国专利申请公开号2011/0064710的来自苏云金芽孢杆菌菌株VBTS 2528的Cry1Ac、Cry2Aa和Cry1Ca毒素蛋白。其他Cry蛋白是本领域技术人员熟知的(参见Crickmore等人，“Bacillus thuringiensis toxin nomenclature[苏云金芽孢杆菌毒素命名法]”(2011)，网址为lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/，可以使用“www”前缀在万维网上访问)。Cry蛋白的杀昆虫活性是本领域技术人员所熟知的(回顾参见vanFrannkenhuyzen，(2009)J.Invert.Path.[无脊椎动物病理学杂志]101：1-16)。使用Cry蛋白作为转基因植物性状是本领域技术人员所熟知的，并且Cry转基因植物(包括但不限于Cry1Ac、Cry1Ac+Cry2Ab、Cry1Ab、Cry1A.105、Cry1F、Cry1Fa2、Cry1F+Cry1Ac、Cry2Ab、Cry3A、mCry3A、Cry3Bb1、Cry34Ab1、Cry35Ab1、Vip3A、mCry3A、Cry9c和CBI-Bt)已获得监管部门的批准(参见，Sanahuja，(2011)Plant Biotech Journal[植物生物技术杂志]9：283-300和CERA(2010)转基因作物数据库环境风险评估中心(CERA)(GM Crop Database Centerfor Environmental Risk Assessment)，ILSI研究基金会，华盛顿特区，网址为cera-gmc.org/index.php？action＝gm_crop_database，可以使用“www”前缀在万维网上访问)。本领域技术人员熟知的多于一种杀有害生物蛋白也可以在植物中表达，这些杀有害生物蛋白如Vip3Ab和Cry1Fa(US 2012/0317682)、Cry1BE和Cry1F(US 2012/0311746)、Cry1CA和Cry1AB(US 2012/0311745)、Cry1F和CryCa(US 2012/0317681)、Cry1DA和Cry1BE(US 2012/0331590)、Cry1DA和Cry1Fa(US 2012/0331589)、Cry1AB和Cry1BE(US 2012/0324606)、以及Cry1Fa和Cry2Aa、Cry1I或Cry1E(US 2012/0324605)。杀有害生物蛋白还包括杀昆虫脂肪酶，这些杀昆虫脂肪酶包括美国专利号7,491,869的脂质酰基水解酶，和胆固醇氧化酶，如来自链霉菌属(Purcell等人，(1993)Biochem Biophys Res Commun[生物化学与生物物理学研究通讯]15：1406-1413)。.杀有害生物蛋白还包括美国专利号5,877,012、6,107,279、6,137,033、7,244,820、7,615,686和8,237,020中的VIP(营养性杀昆虫蛋白)毒素等。其他VIP蛋白质是本领域技术人员熟知的(参见，lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/vip.html，其可以使用“www”前缀在万维网上访问)。杀有害生物蛋白还包括毒素复合物(TC)蛋白，该毒素复合物(TC)蛋白可从生物体如致病杆菌属、发光杆菌属和类芽孢杆菌属获得(参见，美国专利号7,491,698和8,084,418)。一些TC蛋白具有“独立”杀昆虫活性并且其他TC蛋白增强由相同给定生物体产生的独立毒素(stand-alone toxin)的活性。可以通过源自不同属的来源生物体的一种或多种TC蛋白“增效剂”来增强“独立”TC蛋白(例如来自发光杆菌属、致病杆菌属或类芽孢杆菌属)的毒性。有三种主要类型的TC蛋白。如本文所提及的，A类蛋白(“蛋白A”)是独立毒素。B类蛋白(“蛋白B”)和C类蛋白(“蛋白C”)提高了A类蛋白的毒性。A类蛋白的实例是TcbA、TcdA、XptA1和XptA2。B类蛋白的实例是TcaC、TcdB、XptB1Xb和XptC1Wi。C类蛋白的实例是TccC、XptC1Xb和XptB1Wi。杀有害生物蛋白还包括蜘蛛、蛇和蝎毒蛋白。蜘蛛肽的实例包括但不限于莱科毒素-1肽及其突变体(美国专利号8,334,366)。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可以与编码Cry1B、Cry9和/或Cry1Ia14的基因堆叠。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可以与编码US8129594、US 8772577、WO 2015/021139和/或序列号PCT/US 2015/55491的Cry1B的基因堆叠。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可以与编码Cry1B多肽的基因堆叠，所述Cry1B多肽与SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：13、SEQ ID NO：15、SEQ ID NO：17、SEQ ID NO：19、SEQ ID NO：21、SEQ ID NO：23、SEQ ID NO；25、SEQ ID NO：27、SEQ ID NO：29、SEQ ID NO：31、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：35、SEQ IDNO：37、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：43、SEQ ID NO：45、SEQ ID NO：47、SEQ IDNO：49、SEQ ID NO：51、SEQ ID NO：53或SEQ ID NO：55的氨基酸序列具有至少95％序列同一性。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可以与编码US8802933、US 8802934、US 8319019、US 8445749和/或US 9000261的Cry9的基因堆叠。

在一些实施例中，编码本文公开的杀昆虫多肽的多核苷酸可与编码与SEQ ID NO：57或SEQ ID NO：59的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的Cry1Ia14多肽的基因堆叠。

这些堆叠的组合可以通过任何方法来产生，这些方法包括但不限于：通过任何常规的或方法进行的植物杂交育种、或遗传转化。如果通过对植物进行遗传转化来堆叠这些性状，那么目的多核苷酸序列可以在任何时候并且以任何顺序组合。例如，包括一种或多种所希望的性状的转基因植物可以用作通过后续转化而引入另外的性状的靶标。可以用共转化方案将这些性状与转化盒的任何组合所提供的目的多核苷酸一起引入。例如，如果要引入两个序列，则这两个序列可以包含在单独的转化盒(反式)中或包含在相同的转化盒(顺式)中。这些序列的表达可以通过相同的启动子或通过不同的启动子驱动。在某些情况下，可能所希望的是引入一种将抑制所关注的聚核苷酸的表达的转化盒。此可以与其他抑制盒或过度表达盒的任何组合进行组合以在该植物中产生所需性状组合。进一步应当认识到，可以使用位点特异重组系统，来在希望的基因组位置堆叠多核苷酸序列。参见例如，WO 99/25821、WO 99/25854、WO 99/25840、WO 99/25855、以及WO 99/25853，将其全部通过引用并入本文。

实施例的组合物可应用于以各种方式保护植物、种子和植物产品。例如，组合物可以用于涉及通过一种程序将有效量的杀有害生物组合物置于有害生物环境中的方法中，该程序选自下组，该组由以下组成：喷雾、喷粉(dusting)、播撒或种子包衣。

在植物繁殖材料(果实、块茎、鳞茎、球茎、颗粒、种子)，特别是种子作为商业产品出售之前，通常用包含除草剂、杀昆虫剂、杀真菌剂、杀细菌剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、或这些制剂中的几种的混合物来进行处理，如果需要，还可与配制品领域通常使用的另外的载体、表面活性剂或应用促进助剂一起进行处理以提供保护从而不受由细菌、真菌或动物有害生物引起的损害。为了处理种子，保护剂包衣可以通过用液体配制品浸渍块茎或谷粒或通过用组合的湿或干的配制品对其涂覆而施用于种子。另外，在特殊情况下，其他施用于植物的方法是可能的，例如针对芽或果实的处理。

包含编码实施例的杀有害生物蛋白的核苷酸序列的实施例的植物种子可以用包含种子处理化合物的种子保护剂包衣来处理，该种子保护剂包衣包括例如克菌丹、萎锈灵、福美双、甲霜灵(methalaxyl)、甲基嘧啶磷和常用于种子处理的其他药剂。在一个实施例中，包含实施例的杀有害生物组合物的种子保护剂包衣单独使用或与通常用于种子处理的种子保护剂包衣之一组合使用。

已经认识到，编码杀有害生物蛋白的基因可以用于转化昆虫病原生物体。此类生物体包括杆状病毒、真菌、原生动物、细菌和线虫。

可以将编码实施例的杀有害生物蛋白的基因经由合适的载体引入微生物宿主中，并且将所述宿主应用于环境或植物或动物。在将核酸插入细胞中的上下文中，术语“引入”意指“转染”或“转化”或“转导”并且包括指将核酸并入真核或原核细胞中，其中可以使核酸并入细胞的基因组(例如，染色体、质粒、质体或线粒体DNA)中、转化成自主复制子、或瞬时表达(例如，转染的mRNA)。

可以选择已知占据一种或多种目的作物的“植物圈”(叶面、叶际、根围和/或根面)的微生物宿主。选择这些微生物以便能够在特定环境中成功地与野生型微生物竞争，提供表达杀有害生物蛋白的基因的稳定维持和表达，并且期望地，提供改善的杀有害生物剂的保护以免于环境降解和失活。

此类微生物包括细菌、藻类和真菌。特别引人关注的是微生物，例如细菌，如假单胞菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)、沙雷氏菌属(Serratia)、克雷伯氏杆菌属(Klebsiella)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、根瘤菌属(Rhizobium)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、甲基菌属(Methylius)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、固氮菌属(Azotobacter)、明串珠菌属(Leuconostoc)和产碱杆菌属(Alcaligenes)；真菌，尤其是酵母，如酵母菌属(Saccharomyces)、隐球菌属(Cryptococcus)、克鲁维酵母菌属(Kluyveromyces)、掷孢酵母属(Sporobolomyces)、红酵母(Rhodotorula)和短梗霉属(Aureobasidium)。特定的目的是诸如以下的植物圈细菌物种：丁香假单胞菌(Pseudomonas syrmgae)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、木醋杆菌(Acetobacter xylinum)、农杆菌、球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas spheroides)、野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)、苜蓿根瘤菌(Rhizobium melioti)、富营养产碱菌(Alcaligenes entrophus)、木质棍状杆菌(Clavibacter xyli)和维涅兰德固氮菌(Azotobacter vinelandii)；以及诸如以下的植物圈酵母物种：深红酵母(Rhodotorula rubra)、粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、海滨红酵母(Rhodotorula marina)、橙黄红酵母(Rhodotorula auranuaca)、浅白色隐球酵母(Cryptococcus albidus)、流散隐球酵母(C.diffluens)、罗伦隐球酵母(Cryptococcuslaurentii)、罗斯酵母(Saccharomyces rosei)、普地酵母(Saccharomycespretoriensis)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、粉红掷孢酵母(Sporobolomycesrosues)、香气掷孢酵母(Saccharomyces odorus)、佛地克鲁维酵母(Kluyveromycesveronae)如出芽短梗霉(Aureobasidium pollulans)。特别引人关注的是产色素微生物。

在允许基因的稳定维持和表达的条件下，可以获得许多方法来将表达杀有害生物蛋白的基因引入微生物宿主中。例如，可以构建表达盒，该表达盒包括与用于表达核苷酸构建体的转录和翻译调控信号可操作地连接的目的核苷酸构建体，以及与宿主生物体中的序列同源的核苷酸序列，由此发生整合，和/或在宿主中起作用的复制系统，由此发生整合或稳定维持。

转录和翻译调控信号包括但不限于启动子、转录起始的起始位点、操纵子、激活子、增强子、其他调控元件、核糖体结合位点、起始密码子、终止信号等。参见例如美国专利号5,039,523和4,853,331；EPO 0480762 A2；Sambrook；Maniatis等人(冷泉港实验室出版社(Cold Spring Harbor Laboratory Press)，纽约州冷泉港(Cold Spring Harbor，NewYork))；Davis等人，编辑(1980)Advanced Bacterial Genetics[高等细菌遗传学](冷泉港实验室出版社，纽约州冷泉港)以及其中所引用的文献。

适当的宿主细胞(其中当经处理的细胞应用于一种或多种靶标有害生物的环境时，将处理含有杀有害生物蛋白的细胞以延长细胞中的杀有害生物蛋白的活性)可以包括原核生物或真核生物，通常限于那些对高等生物体(例如哺乳动物)不产生有毒物质的细胞。然而，可以使用对高等生物体产生有毒物质的生物体，其中毒素是不稳定的或其应用水平足够低以致于避免对哺乳动物宿主产生毒性的任何可能。作为宿主，特别引人关注的是原核生物和低等真核生物，例如真菌。说明性的原核生物(革兰氏阴性和革兰氏阳性原核生物)，包括肠杆菌科，如埃希氏杆菌属、欧文氏菌属、志贺氏杆菌、沙门氏菌和变形杆菌；芽孢杆菌科；根瘤科，如根瘤菌；螺菌科，如发光杆菌属、单胞发酵菌属、沙雷菌属、气单孢菌属、弧菌属、脱硫弧菌属、螺旋菌属；乳酸细菌科；假单胞菌科，如假单胞菌属和醋菌属；固氮菌科和硝化杆菌科。真核生物中的真菌，如藻菌和子囊菌纲(包括酵母，如酵母菌属和裂殖酵母属；以及担子菌纲酵母，如红酵母、短梗霉、掷孢酵母等)。

出于杀有害生物蛋白生产目的在宿主细胞中选择的特别引人关注的特征包括易于将杀有害生物蛋白基因引入宿主、表达系统的可用性、表达的效率，宿主中蛋白质的稳定性、和辅助基因功能的存在。用作杀有害生物剂微胶囊的目的特征包括针对杀有害生物剂的保护性性质，如细胞壁厚、色素沉着、以及细胞内包装或包涵体的形成；叶亲和力；无哺乳动物毒性；吸引有害生物摄取；容易杀死和修复而不损害毒素；等等。其他考虑因素包括易于配制和处理、经济性、储存稳定性等。

特别引人关注的宿主微生物包括酵母，例如红酵母属(Rhodotorula)物种、短梗霉属(Aureobasidium)物种、酵母属(Saccharomyces)物种(例如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae))、掷孢酵母属(Sporobolomyces)物种，叶面生物体，例如假单胞菌属(Pseudomonas)物种(如铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens))、欧文氏菌属(Erwinia)物种和黄杆菌属(Flavobacterium)物种，以及其他此类生物体，包括Bt、大肠杆菌(E.coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)等。

可以将编码实施例的杀有害生物蛋白的基因引入在植物上繁殖的微生物(附生植物)中，以将杀有害生物蛋白递送至潜在的靶标有害生物。附生植物，例如可以是革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌。

例如根定殖性细菌(root-colonizing bacteria)可以通过本领域已知的方法从目的植物中分离出来。具体地，可以从植物的根中分离定殖根部的蜡状芽孢杆菌菌株(参见，例如Handelsman等人，(1991)Appl.Environ.Microbiol.[应用环境微生物学]56：713-718)。可以通过本领域已知的标准方法将编码实施例的杀有害生物蛋白的基因引入定植根部的蜡样芽孢杆菌。

编码杀有害生物蛋白的基因可以例如通过电转化引入定植根部的芽孢杆菌中。具体地，可以将编码杀有害生物蛋白的基因克隆到穿梭载体中，例如pHT3101(Lerecius等人(1989)FEMS微生物通讯(FEMS Microbiol.Letts)60：211-218)。包含特定杀有害生物蛋白基因的编码序列的穿梭载体pHT3101例如可以通过电穿孔转化到定植根部的芽孢杆菌中(Lerecius等人(1989)，FEMS Micrabial.Letts[FEMS微生物通讯]60：211-218)。

可以设计表达系统，这样使得在例如大肠杆菌等革兰氏阴性细菌的细胞质外分泌杀有害生物蛋白。具有分泌的杀有害生物蛋白的优点是：(1)避免表达的杀有害生物蛋白的潜在细胞毒性作用；和(2)提高杀有害生物蛋白的纯化效率，包括但不限于，提高每体积细胞培养液中蛋白质的回收和纯化效率，以及减少单位蛋白的回收和纯化的时间和/或成本。

可以使得杀有害生物蛋白在大肠杆菌中分泌，例如通过将合适的大肠杆菌信号肽融合到杀有害生物蛋白的氨基末端。由大肠杆菌识别的信号肽可以在已知将在大肠杆菌中分泌的蛋白质(例如OmpA蛋白质)中发现(Ghrayeb等人，(1984)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]3：2437-2442)。OmpA是大肠杆菌外膜的主要蛋白质，并且因此其信号肽被认为在易位过程中是有效的。此外，OmpA信号肽在处理之前不需要被修饰，如针对其他信号肽的情况，例如脂蛋白信号肽(Duffaud，等人，(1987)Meth.Enzymol.[酶学方法]153：492)。

在另一个实施例中，编码MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽的多核苷酸可以融合到信号序列，这些信号序列将指导MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽定位于原核或真核细胞的特定区室和/或指导来自原核或真核细胞的实施例的MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽的分泌。例如，在大肠杆菌中，人们可能希望指导蛋白质表达至周质空间。MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽可以与之融合以指导多肽表达至细菌周质空间的信号序列或蛋白质(或其片段)的实例包括但不限于：pelB信号序列、麦芽糖结合蛋白(MBP)信号序列、MBP、ompA信号序列、周质性大肠杆菌不耐热肠毒素B亚基的信号序列和碱性磷酸酶的信号序列。用于构建将指导蛋白质定位的融合蛋白的若干种载体是可商购的，如可从New England Biolabs获得的pMAL系列的载体(特别是pMAL-p系列)。在具体实施例中，MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽可以与pelB果胶酸裂合酶信号序列融合，以增加革兰氏阴性细菌中这些多肽的表达和纯化的效率(参见，美国专利号5,576,195和5,846,818)。植物质体转运肽/多肽融合是本领域熟知的(参见，美国专利号7,193,133)。质外体转运肽如稻或大麦α-淀粉酶分泌信号也是本领域熟知的。质体转运肽通常与待靶向的多肽(例如，融合配偶体)进行N末端融合。在一个实施例中，融合蛋白基本上由待靶向的质体转运肽和MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽组成。在另一个实施例中，融合蛋白包含待靶向的质体转运肽和多肽。在这样的实施例中，质体转运肽优选位于融合蛋白的N末端。然而，另外的氨基酸残基可以是在质体转运肽的N末端，条件是该融合蛋白至少部分地靶向质体。在具体实施例中，质体转运肽在融合蛋白的N末端一半处，N末端三分之一处或N末端四分之一处。当插入质体时，大部分或全部质体转运肽通常从融合蛋白上切割。由于特定的细胞间条件或所使用的转运肽/融合配偶体的具体组合，在不同植物发育阶段，切割位置可能在植物物种之间略有变化。在一个实施例中，质体转运肽切割是均相的，使得切割位点在融合蛋白群体中是相同的。在另一个实施例中，质体转运肽不是均匀的，使得融合蛋白群体中切割位点相差1-10个氨基酸。质体转运肽能以若干种方式之一重组融合到第二种蛋白质。例如，可以将限制性内切核酸酶识别位点引入到其C末端的相应位置的转运肽的核苷酸序列中，并且可以将相同或相容的位点工程化为在其N末端待靶向的蛋白质的核苷酸序列。必须注意设计这些位点，以确保转运肽和第二个蛋白质的编码序列保持“框架”，以允许合成所需的融合蛋白。在一些情况下，当引入新的限制性位点时，优选除去第二种蛋白质的引发剂甲硫氨酸。在两个亲本分子上引入限制性内切核酸酶识别位点，以及它们随后通过重组DNA技术连接可导致在转运肽和第二蛋白质之间添加一个或多个额外的氨基酸。这通常不影响靶向活性，只要转运肽切割位点保持可及，并且通过在其N末端添加这些额外的氨基酸而不改变第二蛋白质的功能。可替代地，本领域技术人员可以使用基因合成(Stemmer等人，(1995)，Gene[基因]，164：49-53)或相似的方法在转运肽和第二蛋白质之间产生精确的切割位点(有或没有其引发剂甲硫氨酸)。此外，转运肽融合可以有意地包括切割位点下游的氨基酸。成熟蛋白质N末端的氨基酸可影响转运肽将蛋白质靶向质体的能力和/或蛋白质进入后的切割效率。这可能取决于待靶向的蛋白质。参见，例如，Comai等人，(1988)，J.Biol.Chem.[生物化学杂志]，263(29)：15104-9。

此类构建体还可以包含“信号序列”或“前导序列”，以促进该肽的共翻译成或翻译后运输至某些细胞内结构，如叶绿体(或其他质体)、内质网或高尔基体。

如本文使用的，“信号序列”是指已知或怀疑导致跨细胞膜的共翻译或翻译后肽运输的序列。在真核生物中，这典型地涉及分泌到高尔基体内，其中具有某些产生的糖基化。细菌的杀昆虫毒素经常被合成为原毒素，它们是在该靶标有害生物的肠中经蛋白水解激活(Chang，(1987)，Methods Enzymol.[酶学方法]，153：507-516)。在一些实施例中，该信号序列位于该天然的序列中，或可以源自实施例的序列。如本文使用的，术语“前导序列”是指当翻译时产生足以引发肽链与亚细胞器的共翻译转运的氨基酸序列的任何序列。因此，这包括通过进入内质网内、进入液泡、质体(包括叶绿体、线粒体)等中来对运输和/或糖基化进行靶向的前导序列。靶向叶绿体类囊体腔室的核编码蛋白具有由基质靶向信号肽和腔靶向信号肽组成的特征二分转运肽。基质靶向信息位于转运肽的氨基-近端部分。腔靶向信号肽位于转运肽的羧基近端部分，并且包含用于靶向腔的所有信息。最近对高等植物叶绿体的蛋白质组学的研究已经在许多核编码的腔蛋白质的识别中实现(Kieselbach等人，FEBSLETT[欧洲生化学会联盟通讯]，480：271-276，2000；Peltier等人，Plant Cell[植物细胞]，12：319-341，2000；Bricker等人，Biochim.Biophys Acta[生物化学与生物物理学报]，1503：350-356，2001)，根据本公开可能使用该核编码的腔蛋白质的腔靶向信号肽。Kieselbach等人，Photosynthesis Research[光合作用研究]，78：249-264，2003报道了来自拟南芥属约80种蛋白质以及来自菠菜和豌豆的同源蛋白。特别地，该出版物的表2(其通过引用并入本说明书中)公开了通过其登录号鉴别的来自叶绿体腔的85种蛋白质(还参见美国专利申请公开2009/09044298)。此外，最近公开的稻基因组草拟版本(Goff等人，Science[科学]，296：92-100，2002)是可以根据本公开使用的用于腔靶向信号肽的合适来源。

本领域技术人员熟知的合适的叶绿体转运肽(CTP)还包含嵌合CT，这些嵌合CT包括但不限于：来自以下的CTP的N末端结构域、中心结构域或C末端结构域：稻1-脱氧-D木酮糖-5-磷酸合酶、稻-超氧化物歧化酶、稻-可溶性淀粉合酶、稻-NADP-依赖性苹果酸酶、稻-磷酸-2-脱氢-3-脱氧庚酸醛缩酶2、稻-L-抗坏血酸过氧化物酶5、稻-磷酸葡聚糖水二激酶、玉米ssRUBISCO、玉米-β-葡糖苷酶、玉米-苹果酸脱氢酶、玉米硫氧还蛋白M-型(美国专利申请公开2012/0304336)。

可以针对在叶绿体中的表达来优化待靶向该叶绿体的MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽基因，以解决植物核与该细胞器之间使用的差异。以此方式，目的核酸可使用叶绿体偏好性密码子进行合成。参见，例如，美国专利号5,380,831，通过引用结合在此。

实施例的杀有害生物蛋白可以在细菌宿主中发酵，并且所得的细菌以与Bt菌株已被用作杀昆虫喷雾相同的方式处理并且用作微生物喷雾。在从芽孢杆菌属分泌的一种或多种杀有害生物蛋白的情况下，使用本领域已知的程序除去或突变分泌信号。这样的突变和/或缺失在发酵过程期间防止一种或多种杀有害生物蛋白分泌到生长培养基中。杀有害生物蛋白被保留在细胞内，然后处理细胞以产生包封的杀有害生物蛋白。任何合适的微生物都可用于这个目的。已经使用假单胞菌来表达作为包封的蛋白质的Bt毒素，并且处理所得细胞并将其作为杀昆虫剂进行喷洒(Gaertner等人，(1993)，Advanced EngineeredPesticides[高级工程化杀有害生物剂]，编辑Kim)。

可替代地，通过将异源基因引入细胞宿主中来生产该杀有害生物蛋白。该异源基因的表达直接或间接地导致该杀有害生物剂的细胞内产生和维持。然后，在当细胞被施用到一种或多种靶标有害生物的环境时延长在细胞中产生的毒素的活性的条件下对这些细胞进行处理。得到的产物保留该毒素的毒性。然后，可以按照常规技术来配制这些天然的包封的杀有害生物蛋白，用于施用到寄宿着靶标有害生物的环境(例如，土壤、水、和植物的叶子)。参见，例如EP 0192319，以及其中所引用的文献。

在实施例中，转化的微生物(其包括整个生物体、细胞、一个或多个孢子、一种或多种杀有害生物蛋白、一种或多种杀有害生物组分、一种或多种影响有害生物的组分、一个或多个突变体、活细胞或死细胞和细胞组分，包括活细胞和死细胞的混合物和细胞组分、并且包括破碎的细胞和细胞组分)或分离的杀有害生物蛋白可以与可接受的载体配制成一种或多种杀有害生物组合物(即，例如悬浮液、溶液、乳剂、喷粉粉末、可分散颗粒或丸剂、可湿性粉剂和可乳化浓缩物、气雾剂或喷雾剂、浸渍颗粒剂、佐剂、可包衣糊剂、胶体)，并且还包封在例如聚合物物质中。这样的配制组合物可以通过常规方法例如包含多肽的细胞培养物的干燥、冻干、均质化、萃取、过滤、离心、沉淀或浓缩来制备。

上文公开的组合物可以通过添加表面活性剂、惰性载体、防腐剂、湿润剂、摄食刺激剂、引诱剂、包封剂、粘合剂、乳化剂、染料、UV保护剂、缓冲剂、流动剂或肥料、微量营养素供体或其他影响植物生长的制剂来获得。包括但不限于除草剂、杀昆虫剂、杀真菌剂、杀细菌剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀螨剂、植物生长调节剂、收获助剂和肥料的一种或多种农用化学品可以与配制品或其他组分领域中通常采用的载体、表面活性剂或佐剂组合，以促进产品处理和特定靶标有害生物的应用。合适的载体和佐剂可以是固体或液体，并且相应于在配制技术中常常采用的物质，例如天然的或再生的矿物质、溶剂、分散剂、湿润剂、增粘剂、粘合剂或肥料。实施例的活性成分通常以组合物的形式施用，并且可以施用于待处理的作物区域、植物或种子。例如，实施例的组合物可以在谷仓或筒仓等的准备中或储存期间施用于谷粒。实施例的组合物可以与其他化合物同时或相继施用。施用实施例的活性成分或实施例的农用化学组合物(该组合物包含由实施例的细菌菌株产生的杀有害生物蛋白中的至少一种)的方法包括但不限于叶面施用、种子包衣和土壤施用。施用次数和施用比率取决于被相应的有害生物侵染的强度。

合适的表面活性剂包括但不限于阴离子化合物，例如羧酸盐，如金属的羧酸盐；长链脂肪酸的羧酸盐；N-酰基肌氨酸盐；磷酸与脂肪醇乙氧基化物的单酯或二酯或这些酯的盐；脂肪醇硫酸盐，如十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠或十六烷基硫酸钠；乙氧基化脂肪醇硫酸盐；乙氧基化烷基酚硫酸盐；木质素磺酸盐；石油磺酸盐；烷基芳基磺酸盐，例如烷基苯磺酸盐或低级烷基萘磺酸盐，如丁基萘磺酸盐；磺化萘-甲醛缩合物的盐；磺化苯酚-甲醛缩合物的盐；更复杂的磺酸盐，例如酰胺磺酸盐，如油酸和N-甲基牛磺酸的磺化缩合产物；或二烷基磺基琥珀酸盐，例如，琥珀酸二辛酯的磺酸钠。非离子剂包括脂肪酸酯、脂肪醇、脂肪酸酰胺或脂肪-烷基-或烯基取代的酚与环氧乙烷的缩合产物；多元醇醚的脂肪酯，例如脱水山梨糖醇脂肪酸酯；此类酯与环氧乙烷的缩合产物，例如聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯；环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物；炔属二醇例如2，4，7，9-四乙基-5-癸炔-4，7-二醇或乙氧基化乙炔二醇。阳离子表面活性剂的实例包括例如脂肪族单胺、二胺或多胺诸如乙酸盐、环烷酸盐或者油酸盐；或含氧胺，如聚氧乙烯烷基胺的氧化胺；通过羧酸与二胺或多胺的缩合制备的酰胺连接的胺；或季铵盐。

惰性材料的实例包括但不限于无机矿物，例如高岭土、层状硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐；或植物性材料，例如软木、粉末化玉米穗轴、花生壳、稻壳和核桃壳。

实施例的组合物可以是处于合适的形式，用于直接施用或作为主要组合物的浓缩物，该浓缩物在施用前需要用适量的水或其他稀释剂的稀释。杀有害生物浓度将取决于具体配制品的性质(具体而言，是浓缩物还是直接施用)而变化。组合物包含1％至98％的固体或液体惰性载体，以及0％至50％或0.1％至50％的表面活性剂。这些组合物将以商业产品的标记速率给予，例如当处于干燥形式时为约0.01lb-5.0lb/英亩，并且当处于液体形式时为约0.01pts.-10pts./英亩。

在进一步的实施例中，组合物以及实施例的转化的微生物和杀有害生物蛋白可以在配制之前进行处理，以便当施用于靶标有害生物的环境时延长杀有害生物活性，只要该预处理对杀有害生物活性不会有害。这样的处理可以通过化学和/或物理方法进行，只要处理不会有害地影响一种或多种组合物的特性。化学试剂的实例包括但不限于卤化剂；醛类例如甲醛和戊二醛；抗感染剂，例如氯化苯甲烃铵(zephiran chloride)；醇，例如异丙醇和乙醇；和组织学固定剂，如布安氏固定剂(Bouin′s fixative)和赫利氏固定剂(Helly′sfixative)(参见，例如Humason(1967)Animal Tissue Techniuques[动物组织技术](弗里曼和公司(W.H.Freeman and Co.)))。

在其他实施例中，在将实施例的杀有害生物蛋白组合物施用于靶标有害生物的环境之前，用蛋白酶(例如胰蛋白酶)处理Cry毒素多肽可能有益于活化该蛋白质。通过丝氨酸蛋白酶活化原毒素的方法是本领域熟知的。参见，例如，Cooksey(1968)Biochem.J.[生物化学杂志]6：445-454，以及Carroll和Ellar(1989)Biochem.J.[生物化学杂志]261：99-105，其传授内容通过引用结合在此。例如，合适的活化方案包括但不限于将待活化的多肽(例如纯化的新颖Cry多肽(例如，具有SEQ ID NO：2或SEQ ID NO：4所示的氨基酸序列))和胰蛋白酶以蛋白质/胰蛋白酶的1/100重量比在20nM NaHCO₃(pH 8)中组合，并且在36℃下将样品消化3小时。

可以通过例如喷雾、雾化、喷粉、散射、涂覆或浇注，在有害生物已经开始出现的时间或在有害生物出现之前作为保护措施引入到土壤中或土壤上、引入灌溉水中、通过种子处理或一般施用或喷粉，将组合物(包括实施例的转化的微生物和杀有害生物蛋白)施用到昆虫有害生物的环境中。例如，实施例的杀有害生物蛋白和/或转化的微生物可以与谷粒混合以在储存期间保护谷粒。总体而言重要的是，在植物生长的早期阶段获得对有害生物的良好控制，因为这是植物可能受到最严重损害的时间。如果认为必要，实施例的组合物可以方便地包含另一种杀昆虫剂。在一个实施例中，组合物在种植时以载体和实施例的芽孢杆菌属菌株或转化的微生物的死细胞的组合物的颗粒形式直接施用于土壤。另一个实施例是包含农用化学品(例如像除草剂、杀昆虫剂、肥料、惰性载体)和实施例的芽孢杆菌属菌株或转化的微生物的死细胞的组合物的颗粒形式。

本领域技术人员将认识到并不是所有的化合物对所有有害生物同样有效。实施例的化合物显示针对昆虫有害生物的活性，该昆虫有害生物可以包括经济上重要的农艺、森林、温室、苗圃、观赏植物、食物和纤维、公共和动物健康、家庭和商业建筑物、家庭和储存产品有害生物。昆虫有害生物包括选自以下目的昆虫：鞘翅目(Coleoptera)、双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、鳞翅目(Lepidoptera)、食毛目(Mallophaga)、同翅目(Homoptera)、半翅目(Hemiptera)、直翅目(Orthroptera)、缨翅目(Thysanoptera)、革翅目(Dermaptera)、等翅目(Isoptera)、虱目(Anoplura)、蚤目(Siphonaptera)、毛翅目(Trichoptera)等，尤其是鞘翅目和鳞翅目。

鳞翅目的昆虫包括但不限于夜蛾科的黏虫、夜蛾、尺蠖和棉铃虫：小地老虎(Agrotis ipsilon Hufnagel)(黑切根虫(black cutworm))；西方灰地老虎(Agrotisorthogonia Morrison)(西部切根虫(western cutworm))；菁夜蛾(Agrotis SegetumDenis&Schiffermüller)(萝卜蛾)；粒肤地老虎(Agrotis subterranea Fabricius)(粒肤切根虫(granulate cutworm))；棉叶波纹夜蛾(Alabama argillacea Hübner)(棉叶虫(cotton leaf worm))；梨豆夜蛾(黎豆夜蛾)；粗皮委夜蛾(Athetis mindara Barnes andMcDunnough)(粗皮切根虫(rough skinned cutworm))；棉斑实蛾(Earias insulanaBoisduval)(多刺螟蛉(spiny bollworm))；翠纹钻夜蛾(Earias vittella Fabricius)(斑点螟蛉(spotted bollworm))；柑橘夜蛾(Egira(Xylomyges)curialisGrote)(柑橘地老虎(citrus cutworm))；暗缘地老虎(Euxoa messoria Harris)(暗黑切根虫(darksidedcutworm))；棉铃虫(Helicoverpa armigera Hübner)(美洲螟蛉(American bollworm))；玉米穗虫(玉米穗蛾(corn earworm)或棉螟蛉(cotton bollworm))；烟芽夜蛾(Heliothisvirescers Fabricius)(烟青虫(tobacco budworm))；粗长须夜蛾(Hypena scabraFabricius)(苜猜绿夜蛾(green cloverworm))；蓓带夜蛾(Mamestra configurataWalker)(披肩黏虫(bertha armyworm))；甘蓝夜蛾(Mamestrabrassicae Linnaeus)(菜夜蛾(cabbage moth))；斑马纹夜蛾(Melanchra picta Harris)(斑马纹夜蛾(zebracaterpillar))；一星黏虫(Pseudaletia unipnucta Haworth)(夜蛾)；大豆尺夜蛾(大豆夜蛾)；西部豆夜蛾(Richia albicosta Smith或Western bean cutworm)；草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda JE Smith)(秋夜蛾(fall armyworm))；菜夜蛾(Spodopteraexigua Hübner)(甜菜夜蛾(beet armyworm))；斜纹夜蛾(Spodoptera litura Fabricius)(烟草夜蛾、茶蚕(cluster caterpillar))；粉纹夜蛾(Trichoplusia ni Hübner)(甘蓝银纹夜蛾(cabbage looper))；来自螟蛾科的螟虫、鞘蛾、结网虫、锥形虫(coneworms)和食叶虫；草螟科例如小蜡螟(Achroia grisella Fabricius)(小蜡蛾(lesser wax moth))；脐橙螟蛾(Amyelois transitella Walker)(脐橙螟(naval orangeworm))；地中海粉螟(Anagasta kuehniella Zeller)(地中海粉斑螟(Mediterranean flour moth))；干果斑螟(Cadra cautella Walker)(粉斑螟(almond moth))；台湾稻螟(Chilo auricilius)(条螟(Stalk Borer))；二点螟(Chilo infuscatellus)(早期嫩梢蛀虫(early shoot borer))；斑禾草螟(Chilo partellus Swinhoe)(茎斑螟虫)；蔗条螟(Chilo sacchariphagusindicus)(节间钻虫(Internode Borer))；二化螟(Chilo suppressalis Walker)(条纹茎/稻螟虫)；甘蔗二点螟(甘蔗茎螟)；米螟(Corcyra cephalonica Stainton)(米蛾(ricemoth))；玉米根草螟(Crambus caligmosellus Clemens)(玉米根结网虫(corn rootwebworm))；早熟禾草螟(Crambus teterrellus Zincken)(早熟禾结网虫(bluegrasswebworm))；稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis Guenée)(稻纵卷叶螟(rice leafroller))葡萄里予螟(Desmia funeralis Hübner)(葡萄野螟(grape leaffolder))；甜瓜绢野螟(Diaphania hyalinata Linnaeus)(甜瓜野螟(melon worm))；黄瓜绢野螟(Diaphania nitidalis Stoll)(泡菜虫(pickleworm))；巨座玉米螟(Diatraeagrandiosella Dyar)(西南玉米秆草螟(southwestern corn borer))、小蔗螟(Diatraeasaccharalis Fabricius)(甘蔗螟(surgarcane borer))；南美玉米苗斑螟(Elasmopalpuslignosellus Zeller)(小玉米茎蛀虫(lesser cornstalk borer))；EmmaloceraDepressella(根蛀虫)；墨西哥稻螟(Eoreuma loftini Dyar)(墨西哥稻螟(Mexican riceborer))；烟草粉斑螟(Ephestia elutella Hübner)(烟草飞蛾(tobacco(cacao)moth))；大蜡螟(Gallera mellonella Linnaeus)(大蜡蛾(greater wax moth))；甘蔗卷叶螟(Hedylepta accepta Butler或sugarcane leafroller)；稻切叶野螟(Herpetogrammalicarsisalis Walker)(草地螟(sod webworm))；向日葵同斑螟(Homoeosoma electellumHulst)(向日葵螟(sunflower moth))；草地螟(Loxostege sticticalis Linnaeus)(草地螟(beet webworm))；豆英野螟(Maruca testulalis Geyer)(豆英蛀螟(bean podborer))；茶树螟(Orthaga thyrisalis Walker)(茶树蛾(tea tree web moth))；玉米螟(Ostrinia nubilalis Hübner)(欧洲玉米螟(European corn borer))；印度谷螟(Plodiainterpunctella Hübner)(印度谷螟(Indian meal moth))；三化螟(Scirpophagaincertulas Walker)(三化螟(yellow stem borer))；白螟虫(Scirpophaga nivella)(Sugarcane Top Borer)；温室螟(Udea rubigalis Guenée)(芹菜卷叶螟(celeryleaftier))；Telchin licus(香蕉蛀虫(banana stem borer))；和卷蛾科(Tortricidae)中的卷叶虫、蚜虫、种实虫以及果实虫，西部黑头长翅卷蛾(Acleris gloverana Walsingham)(西部黑头蚜虫(Western blackheaded budworm))；东部黑头长翅卷蛾(Acleris varianaFernald)(东部黑头蚜虫(Eastern blackheaded budworm))；苹小卷叶蛾(Adoxophyesorana Fischer von)(苹果小卷蛾(summer fruit tortrix moth))；黄卷蛾属(Archips)物种，包括果树卷叶蛾(Archips argyrospila Walker或fruit tree leafroller)和欧洲卷叶蛾(Archips rosana Linnaeus或European leaf roller)；带卷蛾属物种；巴西苹果卷叶虫(Bonagota salubricola Meyrick)(巴西苹果小卷叶蛾(Brazilianapple leafroller))；卷叶蛾属物种；条纹向日葵螟(Cochylis hospes Walsingham)(带状向日葵斑蛾(banded sunflower moth))；榛小卷蛾(Cydia latiferreana Walsingham)(filbertworm)；苹果蠹蛾(Cydia pomonella Linnaeus)(苹果蠹蛾(codling moth))；萄果实虫主虫(Endopiza viteana Clemens)(葡萄小卷叶蛾(grape berry moth))；女贞细卷蛾(Eupoecilia ambiguella Hübner)(葡萄果蠹蛾(vine moth))；东方果实蛾(Grapholitamolesta Busck)(梨小食心虫(oriental fruit moth))；鲜食葡萄小卷蛾(Lobesiabotrana Denis&Schiffermüller)(欧洲葡萄蛾(European grape vine moth))；杂色卷叶蛾(Platynota flavedana Clemens)(色稻纵卷叶螟(variegated leafroller))；荷兰石竹小卷蛾(Platynota stultana Walsingham)(杂食卷叶蛾(omnivorous leafroller))；苹白小卷蛾(Spilonota ocellana Denis&Schiffermüller)(苹果芽小卷叶蛾(eyespotted budmoth))；以及向日葵芽蛾(Suleima helianthana Riley)(向日葵芽蛾(sunflower budmoth))。

鳞翅目中选择的其他农艺学有害生物包括但不限于秋星尺蠖(Alsophilapometaria Harris)(秋星尺蠖(fall cankerworm))；桃条麦蛾(Anarsia lineatellaZeller)(桃条麦蛾(peach twig borer))；栎橙纹犀额蛾(Anisota senatoria J.E.Smith)(橙色斑纹橡木虫(orange striped oakworm))；柞蚕(Antheraea pernyi Guérin-Méneville)(中国橡木蚕蛾)；家蚕(Bombyx mori Linnaeus)(桑蚕(Silkworm))；棉潜蛾(Bucculatrix thurberiella Busck)(棉叶潜蛾(cotton leaf perforator))；纹黄豆粉蝶(Colias eurytheme Boisduval)(苜蓿粉蝶(alfalfa caterpillar))；核桃舟蛾(Datanaintegerrima Grote&Robinson)(核桃天社蛾(walnut caterpillar))；落叶松毛虫(Dendrolimus sibiricus Tschetwerikov)(西伯利亚蚕蛾(Siberian silk moth))，白尺蠖蛾(Ennomos subsignaria Hübner)(榆角尺蠖(elm spanworm))；菩提尺蠖(Erannistiliaria Harris)(椴尺蠖(linden looper))；蔗芽潜蛾(Erechthias flavistriataWalsingham或sugarcane bud moth)；黄毒蛾(Euproctis chrysorrhoea Linnaeus)(棕尾毒蛾(browntail moth))；黑拟蛉蛾(Harrisina americana Guérin-Méneville)(野棉花夜蛾(grapeleaf skeletonizer))；Heliothis subflexa Guenée；牧草天蚕蛾(Hemileucaoliviae Cockrell)(牧草天蚕蛾(range caterpillar))；美国白蛾(Hyphantria cuneaDrury)(美国白蛾(fall webworm))；番茄茎麦蛾(Keiferia lycopersicella Walsingham)(番茄蛲虫(tomato pinworm))；东部铁杉尺蠖(Lambdina fiscellaria fiscellariaHulst)(东部铁杉尺蠖(Eastern hemlock looper))；西部铁杉尺蠖(Lambdinafiscellaria lugubrosa Hulst)(西部铁杉尺蠖(Western hemlock looper))；柳毒蛾(Leucoma salicis Linnaeus)(雪毒蛾(satin moth))；舞毒蛾(Lymantria disparLinnaeus)(舞毒蛾(gypsy moth))；天幕毛虫属(Malacosoma)物种；番茄天蛾(Manducaquinquemaculata Haworth，five spotted hawk moth，tomato hornworm)；烟草天蛾(Manduca sexta Haworth)(番茄天蛾(tomato hornworm)，烟草天蛾(tobaccohornworm))；冬尺蠖蛾(Operophtera brumata Linnaeus)(冬尺蠖蛾(winter moth))；古毒蛾属(Orgyia)物种；春尺蠖(Paleacrita vernata Peck)(春尺蠖(spring cankerworm))；美洲大芷凤蝶(Papilio cresphontes Cramer)(大黄带凤蝶(giant swallowtail)，柑桔凤蝶(orange dog))；加州木角斗蛾(Phryganidia californica Packard)(加州槲蛾(California oakworm))；柑桔潜蛾(Phyllocnistis citrella Stainton)(柑桔潜叶蛾(citrus leafminer))；斑幕潜叶蛾(Phyllonorycter blancardella Fabricius)(斑幕潜叶虫(spotted tentiform leafmincr))；欧洲粉蝶(Pieris brassicae Linnaeus)(大白粉蝶(large white butterfly))；菜青虫(Pieris rapae Linnaeus)(小白粉蝶(small whitebutterfly))；暗脉菜粉蝶(Pieris napi Linnaeus)(绿脉菜粉蝶(green veined whitebutterfly))；洋蓟葱羽蛾(Platyptilia carduidactyla Riley)(洋蓟羽蛾(artichokeplume moth))；小菜蛾(Plutella xylostella Linnaeus)(小菜蛾(diamondback moth))；棉红铃虫(Pectinophora gossypiella Saunders)(粉螟蛉(pink bollworm))；多形云粉蝶(Pontia protodice Boisduval&Leconte)(南方菜青虫(Southern cabbageworm))；杂食尺蠖(Sabulodes aegrotata Guenée)(杂食尺蠖(omnivorous looper))；红抚天社蛾(Schizura concinna J.E.Smith)(红疣天社蛾(red humped caterpillar))；麦蛾(Sitotroga cerealella Olivier)(麦蛾(Angoumois grain moth))；松异带蛾(Thaumetopoea pityocampa Schiffermuller)(松树列队毛虫(pine processionarycaterpillar))；幕谷蛾(Tineola bisselliella Hummel)(负袋夜蛾(webbingclothesmoth))；番茄斑潜蝇(Tuta absoluta Meyrick)(番茄斑潜蝇(tomato leafminer))和苹果巢蛾(Yponomeuta padella Linnaeus)(巢蛾(ermine moth))。

引人关注的是鞘翅目的幼虫和成虫，包括来自长角象虫科、豆象科和象甲科的象鼻虫，包括但不限于：墨西哥棉铃象(Anthonomus grandis Boheman)(棉铃象甲(bollweevil))；密点细枝象(Cylindrocopturus adspersus LeConte)(向日葵茎象鼻虫(sunflower stem weevil))；蔗根非耳象(Diaprepes abbreviatus Linnaeus)(根象非耳象)；三叶草叶象(Hypera punctata Fabricius)(车轴草叶象虫(clover leaf weevil))；稻水象甲(Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel)(稻水象虫(rice water weevil))；Metamasius hemipterus hemipterus Linnaeus(西印度蔗象甲)；蔗丝光象甲(M.hemipterus sericeus Olivier或silky cane weevil)；谷象(Sitophilus granariusLinnaeus)(谷象(granary weevil))；米象(Sitophilus oryzae Linnaeus)(米象(riceweevil))；黄褐小爪象(Smicronyx fulvus LeConte)(红葵花籽象甲(red sunflower seedweevil))；灰色小爪象(Smicronyx sordidus LeConte)(灰葵花籽象甲(gray sunflowerseed weeyil))；Sphenophorus levis(蔗象鼻虫)；玉米隐啄象(Sphenophorus maidisChittenden)(玉米象虫(maize billbug)))；几内亚甘蔗象(Rhabdoscelus obscurusBoisduval)(新几内亚蔗象鼻虫)；叶甲科(Chrysomelidae)的跳甲、黄瓜叶甲、根虫、叶甲、马铃薯叶甲以及潜叶虫，包括但不限于：Chaetocnema ectypa Horn(沙漠玉米跳甲)；玉米铜色跳甲(Chaetocnema pulicaria Melsheimer)(玉米跳甲(corn flea beetle))；肖叶甲褐斑(Colaspis brunnea Fabricius)(葡萄肖叶甲(grape colaspis))；北方玉米根虫(Diabrotica barberi Smith&Lawrence)(北方玉米根虫(northern corn rootworm))；黄瓜十一星叶甲食根亚种(Diabrotica undecimpunctata howardi Barber)(南方玉米根虫(southern corn rootworm))；玉米根萤叶甲(Diabrotica virgifera virgiferaLeConte)(西方玉米根虫)；Leptinotarsa decemlineata Say(Colorado potato beetle)；橙足负泥虫(Oulema melanopus Linnaeus)(谷叶甲虫(cereal leaf beetle))；十字花科跳甲(Phyllotreta cruciferae Goeze)(玉米跳甲)；向日葵叶甲(Zygogrammaexclamationis Fabricius)(向日葵叶甲(sunflower beetle)))；来自瓢虫科(Coccinellidae)的甲虫(包括但不限于：墨西哥豆瓢虫(Epilachna varivestis Mulsant)(墨西哥豆瓢虫(Mexican bean beetle)))；金龟子和来自金龟子科(Scarabaeidae)的其他甲虫，包括但不限于：Antitrogus parvulus Britton(Childers甘蔗蛴螬)；北方圆头犀金龟(Cvclocephala borealis Arrow)(北方独角仙(northern masked chafer)，白蛴螬(white grub))；南方圆头犀金龟(Cyclocephala immaculata Olivier)(南方独角仙(southern masked chafer)，白蛴螬(white grub))；白毛革鳞鳃金龟(Dermolepidaalbohirtum Waterhouse)(灰背甘蔗甲虫)；Euetheola humilis rugiceps LeConte(甘蔗甲虫)；Lepidiota frenchi Blackburn(法国甘蔗蛴螬)；Tomarus gibbosus De Geer(胡萝卜金龟)；Tomarus subtropicus Blatchley(甘蔗蛴螬)；长毛食叶然金龟(Phyllophagacrinita Burmeister)(白蛴螬(white grub))；Phyllophaga latifros LeConte(六月鳃角金龟)；日本丽金龟(Popillia japonica Newman)(日本甲虫)；欧洲切根鳃金龟(Rhizotrogus majalis Razoumowsky)(欧洲金龟子(European chafer))；来自皮蠹科的红缘皮蠹(carpet beetle)；来自叩头甲科(Elateridae)的铁线虫，伪金针虫属(Eleodes)物种、叩头虫属(Melanotus)物种(包括Melanotus communisGyllenhal(铁线虫))；宽胸叩头虫属物种；叩甲属(Limonius)物种；缺隆叩甲属物种；特尼塞拉属(Ctenicera)物种；埃俄罗斯属(Aeolus)物种；来自小蠹科(Scolytidae)的小蠹虫；来自拟步甲科(Tenebrionidae)的甲虫；来自天牛科(Cerambycidae)的甲虫，例如但不限于Migdolus fryanus Westwood(天牛)；以及来自吉丁虫科(Buprestidae)家族的甲虫，包括但不限于：Aphanisticuscochinchinae seminulum Obenberger(采叶吉丁甲虫)。

引人关注的是双翅目的成虫和未成熟的虫，包括潜叶虫玉米斑潜蝇(Agromyzaparvicornis Loew)(玉米斑潜蝇(corn blotch leafminer))；摇蚊科(包括但不限于：高粱瘿蚊(Contarinia sorghicola Coquillett)(高梁瘿蚊(sorghum midge))；黑森瘿蚊(Mayetiola destructor Say)(黑森蝇(Hessian fly))；葵花籽蚊(Neolasiopteramurtfeldtiana Felt)，(向日葵籽瘿蚊(sunflower seed midge)))；麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)(小麦吸浆虫(wheat midge))；果蝇(实蝇科(Tephritidae))、瑞典麦秆蝇(Oscinella frit Linnaeus)(果蝇(frit flies))；蛆虫(包括但不限于：地种蝇属物种，包括灰地种蝇(Delia platura Meigen)(种蝇(seedcornmaggot))；Delia coarctata Fallen(麦秆蝇)；夏厕蝇(Fannia canicularis Linnaeus)、小舍蝇(Fannia femoralis Stein)(小家蝇(lesser houseflies))；美洲麦秆蝇(Meromyzaamericana Fitch)(美洲麦秆蝇(wheat stem maggot))；家蝇(Musca domesticaLinnaeus)(家蝇(house flies))；厩螫蝇(Stomoxys calcitrans Linnaeus)(螫蝇(stableflies))；秋家蝇，角蝇，绿头苍蝇，金蝇属；蝇属物种和其他麝香蝇(muscoid fly)有害生物、马蝇虻属(Tabanus)物种；肤蝇胃蝇属(Gastrophilus)物种；狂蝇属(Oestrus)物种；纹皮蝇皮蝇属(Hypoderma)物种；鹿蝇斑虻属(Chrysops)物种；绵羊虱蝇(Melophagus ovinusLinnaeus)(绵羊蜱)和其他短角亚目，蚊子伊蚊属(Aedes)物种；疟蚊属(Anopheles)物种；家蚊属(Culex)物种；黑蝇原蚋属(Prosimulium)物种；蚋属(Simulium)物种；吸血蠓、沙蝇、眼菌蚊(sciarid)和其他长角亚目(Nematocera)。

目的昆虫包括半翅目的昆虫，例如但不限于以下家族：球蚜科、粉虱科、蚜科、链蚧科、沫蝉科、叶蝉科、蝉科、菱蜡蝉科、蚧科、缘蝽科、粉蚧科(Dactylopiidae)、飞虱科、盾蚧科、绒蚧科、蛾蜡蝉科、蜡蝉科、瓢蜡蝉科、长蝽科、绵蚧科、角蝉科、盲蝽科、旌蚧科、蝽科、刺葵介壳虫科(Phoenicococcidae)、根瘤蚜科、蚧科(Pseudococcidae)、木虱科、红蝽科和网蝽科。

来自半翅目的农业上的重要成员包括但不限于：拟绿蝽(Acrosternum hilareSay)(稻绿蝽(green stink bug))；豌豆蚜(Acyrthisiphon pisum Harris)(豌豆蚜虫(peaaphid))；球属(Adelges)物种(球蚜(adelgids))；苜蓿褐盲蝽(Adelphocoris rapidusSay)(苜蓿褐盲蝽(rapid plant bug))；南瓜缘蝽(Anasa tristis De Geer)(南瓜虫(squash bug))；黑豆蚜(Aphis craccivora Koch)(蚕豆蚜(cowpea aphid))；黑豆蚜(Aphis fabae Scopoli)(蚕豆蚜(black bean aphid))；棉蚜(Aphis gossypii Glover)(棉蚜(cotton aphid)，瓜叶菊蚜虫(melon aphid))；玉米根蚜(Aphis maidiradicisForbes)(玉米根蚜(corn root aphid))；苹果黄蚜(Aphis pomi De Geer)(苹蚜(appleaphid))；绣线菊蚜(Aphis spiraecola Patch)(绣线菊蚜(spirea aphid))；印尼轮盾介壳虫(Aulacaspis tegalensis Zehntner)(甘蔗介壳虫)；茄粗额蚜(Aulacorthum solaniKaltenbach)(指顶花无网长管蚜(foxglove aphid))；烟粉虱(Bemisia tabaciGennadius)(烟粉虱(tobacco whitefly)，甘薯粉虱(sweetpotato whitefly))；银叶粉虱(Bemisia argentifolii Bellows&Perring)(银叶粉虱(silverleaf whitefly))；美洲谷长蝽(Blissus leucopterus leucopterus Say)(麦长蝽(chinch bug))；Blostomatidae属物种；甘蓝蚜(Brevicoryne brassicae Linnaeus)(菜蚜(cabbage aphid))；梨木虱(Cacopsylla pyricola Foerster)(梨木虱(pear psylla))；Calocoris norvegicusGmelin(土豆衣壳虫)；草莓钉蚜(Chaetosiphon fragaefolii Cockerell)(草莓毛管蚜(strawberry aphid))；臭虫属物种(Cimicidae)物种；缘蝽属物种(Coreidae)物种；方翅网蝽(Corythuca gossypii Fabricius)(棉网蝽(cotton lace bug))；番茄蝽(Cyrtopeltismodesta Distant)(番茄蝽(tomato bug))；黑斑烟盲蝽(Cyrtopeltis notatus Distant)(吸蝇(suckfly))；Deois flavopicta(沫蝉)；柑橘粉虱(Dialeurodes citriAshmead)(柑桔粉虱(citrus whitefly))；皂英蝽(Diaphnocoris chlorionis Say)(皂角蝽(honeylocust plant bug))；麦双尾蚜(Diuraphis noxia Kurdjumov/Mordvilko)(俄罗斯小麦蚜虫(Russian wheat aphid))；Duplachionaspis divergens Green(盾蚧)；车前圆尾蚜(Dysaphis plantaginea Paaserini)(苹粉红劣蚜(rosy apple aphid))；棉蝽(Dysdercus suturellus Herrich-)(棉红蝽(cotton stainer))；甘蔗嫡粉介壳虫(Dysmicoccus boninsis Kuwana)(甘蔗灰粉蚧)；马铃薯小绿叶蝉(Empoasca fabaeHarris)(马铃薯叶蝉(potato leafhopper))；苹果绵蚜(Eriosoma lanigerum Hausmann)(苹果绵蚜(woolly apple aphid))；葡萄斑叶蝉属(Erythroneoura)物种(葡萄叶蝉(grapeleafhoppers))；Eumetopina flavipes Muir(岛上甘蔗飞虱)；扁盾蝽属(Eurygaster)物种物种；褐臭蝽(Euschistus servus Say)(褐臭蝽(brown stink bug))；一斑臭蝽(Euschistus variolarius Palisot de Beauvois)(一斑臭蝽(one-spotted stinkbug))；长蝽属(Graptostethus)物种(果实蝽系群(complex of seed bugs))；以及桃粉大尾蚜(Hyalopterus pruni Geoffroy)(桃大尾蚜(mealy plum aphid))；吹绵蚧(Iceryapurchasi Maskell)(吹绵蚧(cottony cushion scale))；洋葱蝽(Labopidicola alliiKnight)(葱盲蝽(onion plant bug))；灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallen)(灰飞虱(smaller brown planthopper))；松叶根蝽(Leptoglossus corculus Say)(松叶根蝽(leaf-footed pine seed bug))；Leptodictya tabida Herrich-Schaeffer(甘蔗网蝽)；萝卜蚜(Lipaphis erysimi Kaltenbach)(萝卜蚜(turnip aphid))；长绿盲蝽(Lygocorispabulinus Linnaeus)(苹绿盲蝽(common green capsid))；美洲牧草盲蝽(Lyguslineolaris Palisot de Beauvois)(牧草盲蝽(tarnished plant bug))；牧草盲蝽(LygusHesperus Knight)(西部牧草盲蝽(Western tarnished plant bug))；牧草盲蝽(Lyguspratensis Linnaeus)(牧草盲蝽(common meadow bug))；长毛草盲蝽(L.rugulipennisPoppius)(长毛草盲蝽(European tarnished plant bug))；马铃薯长管蚜(Macrosiphumeuphorbiae Thomas)(马铃薯蚜(potato aphid))；二点叶蝉(Macrostelesquadrilineatus Forbes)(紫菀叶蝉(aster leafhopper))；十七年蝉(Magicicadaseptendecim Linnaeus)(周期蝉(periodical cicada))；Mahanarva fimbriolata(甘蔗沫蝉)；高粱蚜(Melanaphis sacchari Zehntner或sugarcane aphid)；粉蚧(Melanaspisglomerata Green)(黑色介壳虫)；麦无网长管蚜(Metopolophium dirhodum Walker)(蔷薇麦蚜)；桃蚜(Myzus persicae Sulzer)(桃蚜(peach-potato aphid，green peachaphid))；莴苣衲长管蚜(Nasonovia ribisnigri Mosley)(莴苣蚜(lettuce aphid))；黑尾叶蝉(Nephotettix cinticeps Uhler)(绿叶蝉(green leafhopper))；二条斑黑尾叶蝉(N.nigropictus)(稻叶蝉(rice leafhopper))；稻绿蝽(Nezara viridula Linnaeus)(南方绿椿象(southern green stink bug))；褐飞虱(Nilaparvata lugens)(褐飞虱(brown planthopper))；小长蝽(Nysius ericae Schilling)(多彩长蝽(false chinchbug))；假麦长蝽(Nysius raphanus Howard)(假麦长蝽(false chinch bug))；美洲稻蝽(Oebalus pugnax Fabricius)(稻褐蝽(rice stink bug))；马利筋长蝽(Oncopeltusfasciatus Dallas)(大马利筋长蝽(large milkweed bug))；Orthops campestrtsLinnaeus；瘿绵对属(Pemphigus)物种(根蚜虫(root aphids)和倍蚜(gall aphids))；玉米蜡蝉(Peregrinus maidis Ashmead)(玉米飞虱(corn planthopper))；甘蔗扁角飞虱(Perkinsiella saccharicida Kirkaldy)(甘蔗飞虱)；长山核桃根瘤蚜(Phylloxeradevastatrix Pergande)(山胡桃根瘤蚜(pecan phylloxera))；臀纹粉蚧(Planococcuscitri Risso)(桔粉蚧(citrus mealybug))；苹果盲蝽(Plesiocoris rugicollis Fallen)(苹盲蝽(apple capsid))；四线盲蝽(Poecilocapsus lineatus Fabricius)(四线叶虫(four-lined plant bug))；棉跳盲蝽(Pseudatomoscelis seriatus Reuter)(棉跳盲蝽(cotton fleahopper))；粉蚧属(Pseudococcus)物种(其他粉蚧系群)；绵蜡蚧(Pulvinariaelongata Newstead)(绵草绒蚧)；印度蔗飞虱(Pyrilla perpusilla Walker)(甘蔗叶蝉)；红蝽属(Pyrrhocoridae)物种物种；梨圆蚧(Quadraspidiotus perniciosus Comstock)(梨圆蚧(San Jose scale))；猎蝽属(Reduviidae)物种；玉米蚜(Rhopalosiphum maidisFitch)(玉米蚜(corn leaf aphid))；禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi Linnaeus)(禾谷缢管蚜(bird cherry-oat aphid))；糖粉蚧(Saccharicoccus sacchari Cockerell)(甘蔗红粉蚧)；麦二叉蚜(Schizaphis graminum Rondani)(麦二叉蚜(greenbug))；牛鞭草蚜(Sipha flava Forbes)(甘蔗黄蚜(yellow sugarcane aphid))；麦长管蚜(Sitobionavenae Fabricius)(麦长管蚜(English grain aphid))；白背飞虱(Sogatella furciferaHorvath)(白背飞虱(white-backed planthopper))；纵条飞虱(Sogatodes oryzicolaMuir)(米飞虱)；白斑盲蝽(Spanagonicus albofasciatus Reuter)(白斑盲蝽(whitemarked fleahopper))；苜蓿斑蚜(Therioaphis maculata Buckton)(苜蓿斑蚜(spotted alfalfa aphid))；谷蛾属(Tinidae)物种物种；桔二叉蚜(Toxoptera aurantuBoyer de Fonscolombe)(黑色桔二叉蚜)；以及大桔蚜(Toxoptera citricida Kirkaldy)(棕色桔二叉蚜)；结翅白粉虱(Trialeurodes abutiloneus)(带状翅白粉虱(bandedwingedwhitefly)和温室粉虱(Trialeurodes vaporariorum Westwood)(温室粉虱(greenhousewhitefly))；柿木虱(Trioza diospyri Ashmead)(柿木虱(persimmon psylla))；和苹果白叶蝉(Typhlocyba pomaria McAtee)(苹白小叶蝉(white apple leafhopper))。

另外，包括蜱螨目(Acari)(螨类)的成体和幼虫，如小麦瘤瘿螨(Aceriatosichella Keifer)(小麦卷叶螨(wheat curl mite))；苹果全爪螨(Panonychus ulmiKoch)(欧洲红螨(European red mite))；麦岩螨(Petrobia latens Müller)(褐色小麦螨(brown wheat mite))；Steneotarsonemus bancrofti Michael(甘蔗茎螨)；叶螨科(Tetranychidae)中的蜘蛛螨和红蜘蛛，Oligonychus grypus Baker&Pritchard、甘蔗小爪螨(Oligonychus indicus Hirst)(甘蔗叶螨)、草地小爪螨(Oligonychus pratensisBanks)(班克斯草地螨)、Oligonychus stickneyi McGregor(甘蔗蜘蛛螨)；二斑叶螨(Tetranychus urticae Koch)(二点叶螨(two spotted spider mite))；迈叶螨(Tetranychus mcdanieli McGregor)(迈叶螨(McDaniel mite))；朱砂叶螨(Tetranychuscinnabarinus Boisduval)(朱砂叶螨(carmine spider mite))；Tetranychus turkestaniUgarov&Nikolski(草莓蜘蛛螨)、在细须螨科(Tenuipalpidae)中的平螨、短须螨(Brevipalpus lewisi McGregor)(桔短须螨)；瘿螨科(Eriophyidae)中的锈螨和芽瘿螨以及其他食叶螨和对人类和动物健康重要的螨，即表皮螨科(Epidermoptidae)的尘螨、蠕形螨科(Demodicidae)的毛囊螨、食甜螨科(Glycyphagidae)的谷螨，硬蜱科(Ixodidae)的蜱：黑脚硬蜱(Ixodes scapularis Say)(鹿蜱(deertick))；全环硬蜱(Ixodes holocyclusNeumann)(澳大利亚致瘫痪埤(Australian paralysis tick))；变异矩头蜱(Dermacentorvariabilis Say)(美洲犬蜱(American dog tick))；美洲钝眼蜱(Amblyomma americanumLinnaeus)(孤星蜱(lone star tick))以及在痒螨科、蒲螨科和疥螨科中的痒螨和疥螨。

缨尾目(Thysanura)的昆虫有害生物是目的，如衣鱼(Lepisma saccharinaLinnaeus)(蠹虫(silverfish))；斑衣鱼(Thermobia domestica Packard)(小灶衣鱼(firebrat))。

涵盖的其他节肢动物有害生物包括：蜘蛛目(Araneae)中的蜘蛛，例如褐隐毒蛛(Loxosceles reclusa Gertsch&Mulaik)(褐皮花蛛)；和黑寡妇蜘蛛(Latrodectusmactans Fabricius或black widow spider)；和蚰蜒目(Scutigeromorpha)中的蜈蚣，例如蚰蜒(Scutigera coleoptrata Linnaeus)(家蜈蚣)。另外，等翅目(Isoptera)的昆虫有害生物是引人关注的，包括白蚁科(termitidae)的昆虫有害生物，例如但不限于，Cylindrotermes nordenskioeldi Holmgren和Pseudacanthotermes militaris Hagen(甘蔗白蚁)。缨翅目(Thysanoptera)的昆虫也是引人关注的，包括但不限于蓟马，例如Stenchaetothrips minutus van Deventer(甘蔗蓟马)。

可以在早期发育阶段(例如作为幼虫或其他未成熟形式)测试针对昆虫有害生物的实施例的组合物的杀有害生物活性。可以在从约20℃至约30℃和从约30％至约70％相对湿度的完全黑暗中饲养昆虫。生物测定可以如在Czapla和Lang(1990)J.Econ.Entomol.[经济昆虫学杂志]83(6)：2480-2485中描述的进行。饲养昆虫幼虫和进行生物测定的方法是本领域普通技术人员熟知的。

各种生物测定技术是本领域技术人员已知的。一般程序包括将实验化合物或生物体添加到封闭容器中的饲料源中。杀有害生物活性可以通过但不限于以下方式来测量：在摄食和暴露适当长度的时间之后的死亡率、体重损失、吸引力、排斥性以及其他行为和物理变化的变化。本文所述的生物测定可以用于幼虫或成虫阶段的任何饲养昆虫有害生物。

以下实例是以说明的方式而并不是以限制的方式提供的。

实验

实例1-基因鉴定和大肠杆菌表达

合成基因(SEQ ID NO：1)被合成，其编码SEQ ID NO：2的MP448杀昆虫蛋白，所述杀昆虫蛋白自命名为AM1014的菌株的杜邦公司内部专有收集物中的苏云金芽孢杆菌分离物的筛选中鉴定出。

合成基因(SEQ ID NO：3)被合成，其编码SEQ ID NO：4的MP627杀昆虫蛋白，所述杀昆虫蛋白自命名为DP1246的菌株的杜邦公司内部专有收集物中的苏云金芽孢杆菌分离物的筛选中鉴定出。

将编码MP448和MP627多肽的多核苷酸克隆到pET28a载体中并转化到大肠杆菌BL21细胞(英杰公司(Invitrogen))中。使大规模1.0L培养物生长至O.D.600nm约0.8，并且然后用异丙基β-D-1-硫代半乳糖吡喃糖苷(IPTG)1mM诱导培养物并使其在16℃下生长16小时。用50mL的500mM NaCl/20mM Tris/5mM咪唑/pH 7.9(添加有0.02％溶菌酶(w/v)和0.1％Tween-20和1片全蛋白酶抑制剂(Complete Protease Inhibitor，罗氏公司))裂解细胞沉淀。裂解后，将溶液超声处理，并将裂解物以25,000rpm离心30分钟。将含有可溶性蛋白级分的上清液通过0.45u真空过滤器过滤，并且然后添加1ml Talon(Clontech公司)浆料，并且然后在转子上以100rpm孵育1小时，用于结合。然后将裂解物添加到柱中，并分离结合的蛋白质并用20ml的50mM NaCl/20mM Tris/5mM咪唑/pH 7.9洗涤，并且然后用1.5ml的50mmM NaCl/20mM Tris/500mM咪唑/pH 7.9洗脱。然后将纯化的蛋白质透析到pH为10的50mM碳酸钠缓冲液中。在鳞翅目体外进食测定小组中，针对杀昆虫活性提交经纯化的蛋白质。

实例2-具有部分纯化的蛋白质的鳞翅目测定

进行杀昆虫活性生物测定筛选以评估杀昆虫蛋白对以下多种鳞翅目物种的影响：欧洲玉米螟(玉米螟(Ostrinia nubilalis))、玉米穗蛾(玉米穗虫(Helicoverpa zea))、黑切根虫(小地老虎(Agrotis ipsilon))、秋夜蛾(草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda))、大豆夜蛾(大豆尺夜蛾(Pseudoplusia includens))和黎豆夜蛾(Anticarsiagemmatalis)。

在96孔板装置中包含经纯化的蛋白质的人工饲料上进行鳞翅目摄食测定。然后将经纯化的蛋白质(25μl)添加到人工饲料中。在每个孔放置两至五只新生幼虫，让其任意取食5天。结果表示为幼虫反应(如发育迟缓)呈阳性和/或死亡率。如果幼虫与取食仅施用上述缓冲液的饲料的阴性对照相似，那么结果表示为阴性。针对欧洲玉米螟(玉米螟(Ostrinia nubilalis))、玉米穗蛾(玉米穗虫(Helicoverpa zea))、黑切根虫(小地老虎(Agrotis ipsilon))、秋夜蛾(草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda))、大豆夜蛾(大豆尺夜蛾(Pseudoplusia includens))和黎豆夜蛾(Anticarsia gemmatalis)以单一浓度对每种经纯化蛋白质进行初次生物测定筛选。昆虫测定评分如下：3＝100％死亡率；2＝严重发育迟缓；1＝发育迟缓；和0＝没有活性。

表1中示出了MP448(SEQ ID NO：2)杀昆虫多肽的初次和二次杀昆虫测定筛选结果。

表2中显示了MP627(SEQ ID NO：4)杀昆虫多肽的初次杀昆虫测定筛选结果。

表1

表2

实例3：甘蔗螟虫(Sugar Cane Borer)杀昆虫活性

在聚苯乙烯96孔生物测定板(Falcon 353910)的每个孔中将10ul的样品掺入50ul的固化的多物种鳞翅目饲料(MultiSpecies Lepidopteran Diet)(南国产品公司(Southland Products)，AR)中。每孔用从宾夕法尼亚州班宗研究院(Benzon Research，PA)获得的2至4只小蔗螟(Diatraea saccharalis)(甘蔗螟(surgarcane borer))新生虫进行侵染。将板用Mylar膜片密封并在Mylar中打孔以允许氧气和湿气交换。将板在黑暗中于28℃孵育4天，并且然后进行评分。根据死亡率确定LC50值，并使用基于开发的加权评分系统确定抑制浓度(IC50)值。结果示于表3中。

表3

	LC50	ILC50
			MP448(SEQ ID NO：2)	9.7ppm	4.2ppm
MP627(SEQ ID NO：4)	3.9ppm	1.2ppm

实例4：欧洲玉米螟(ECB)的Cry1Ab或Cry1F耐药株系中杀昆虫多肽的交叉抗性

为了确定Cry1Ab和Cry1F抗性昆虫是否对MP448(SEQ ID NO：2)和MP627(SEQ IDNO：4)具有交叉抗性，将易受Cry1Ab(Crespo A.等人，Pest Manag Sci[有害生物管理科学]65：1071-1081，2009)或Cry1F(Siegfried B.等人，Pest Manag Sci[有害生物管理科学]70：725-733，2014)影响或对其具有抗性的欧洲玉米螟(玉米螟(Ostrinia nubilalis))幼虫)用MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)处理。

实验室经Cry1F选择的株系(Cry1F-R)来源于2007年收集的五个田间群体的组合，并且使用增加量的表达Cry1F的玉米的冻干叶组织针对抗性进行选择。

使用掺入饲料的生物测定方法测定了玉米螟(Ostrinia nubilalis)的Bt易感(SS)和耐药株系(Cry1Ab-R和Cry1F-R)对杀昆虫蛋白的幼虫易感性。简而言之，将25ul样品浓度与每孔75ul人工饲料在96孔板中混合。每个生物测定包括除阴性对照以外的六至十个样品浓度，每个浓度三至四次重复，以及每次重复八个个体。通过将蛋白质与适量的缓冲溶液混合来制备蛋白质溶液。将一个新生幼虫(孵化后＜24h)放置在每个测定孔中。在27℃、50％RH和16：8小时(L：D)的光周期下用经处理的饲料喂食6天后，对每个样品的死亡率和幼虫生长抑制(定义为如果幼虫在6天内未进入二龄则发生抑制)进行评分。基于概率分析计算50％死亡率(LC50)或50％个体抑制(IC50)的浓度，并使用统计软件进行统计分析。

确定MP448(SEQ ID NO：2)和MP627(SEQ ID NO：4)的抗性比为约1，表明MP448(SEQID NO：42)和MP627(SEQ ID NO：4)与Cry1Ab和Cry1F杀昆虫多肽对欧洲玉米螟(玉米螟)幼虫(表4和表5)缺乏交叉抗性。

表4

表5

实例5：玉米叶片中的瞬时表达和生物测定

将编码MP448(SEQ ID NO：2)或MP627(SEQ ID NO：4)多肽的多核苷酸优化以用于在玉米中表达并在瞬时表达载体中克隆在玉米泛素启动子(Christensen和Quail，(1996)Transgenic Research[转基因研究]5：213-218)后面。将土壤杆菌属细胞悬浮液引入完整组织的植物细胞中(这样使得可重复感染和随后的植物来源的转基因表达可以被测量或研究)的土壤杆菌浸润方法是本领域熟知的(迦毗罗(Kapila)等人(1997)植物科学(PlantScience)122：101-108)。简言之，将玉米的幼小植物用测试和对照菌株的标准化细菌细胞培养物进行农杆菌浸润。从每个小植株取叶盘并用甘蔗螟幼虫(SCB-小蔗螟)和适当的对照进行侵染。在侵染2天后，对绿叶组织的消耗程度进行评分。

在两个独立的测定中评估MP448和MP627的功效和表达水平。测试了三种不同的MP448和MP627基因设计。甘蔗螟效果结果如表6所示。

表6

	MP448	MP627	Cry1A.88	阴性对照
					SCB-1	++	+	+	++++
SCB-2	++	+	+	++++

数据表示为相对于阴性对照标准化的叶损伤的平均百分比(+＝显著的摄食保护，并且++++＝无摄食保护)。

来自相同实验的叶盘也被喂给欧洲玉米螟(ECB)幼虫。欧洲玉米螟的效力结果如表7所示。

表7

	MP448	MP627	Cry1A.88	阴性对照
					ECB-1	++	+	+	++++
ECB-2	++	+	+	++++

实例6：转基因甘蔗植物的转化和再生

对于用包含SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3的多核苷酸的DNA构建体的土壤杆菌属介导的甘蔗的转化，采用Cho的方法(美国专利号2013/0055472 A1；其内容通过引用结合于此)。简言之，将愈伤组织/绿色甘蔗再生组织与土壤杆菌属的悬浮液在细菌能够将本公开内容的调控元件序列转移至至少一个愈伤组织/绿色组织细胞的条件下接触(步骤1：感染步骤)。将组织与土壤杆菌属共培养一段时间(步骤2：共培养步骤)，然后进行“静息”步骤。在该静息步骤中，将愈伤组织/绿色再生组织在至少一种已知抑制土壤杆菌属生长的抗生素存在下孵育，而不对植物转化体进行选择(步骤3：静息步骤)。接下来，将组织转移并在选择剂存在下培养以回收生长的经转化材料(步骤4：选择步骤)。在转移到温室之前，从存活材料中再生小植株(步骤5：再生步骤)。

实例7：玉米的土壤杆菌属介导的转化和转基因植物的再生

对于用毒素核苷酸序列(例如，SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3)进行玉米的土壤杆菌属介导的转化，可以使用赵(Zhao)的方法(美国专利号5,981,840和PCT专利公开WO 98/32326；其内容通过引用特此结合)。简言之，从玉米分离未成熟胚，并且在细菌能够将毒素核苷酸序列(SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3)转移到至少一个未成熟胚的至少一个细胞中的条件下使胚接触土壤杆菌属的悬浮液(步骤1：侵染步骤)。在该步骤中，可以将未成熟胚浸没于土壤杆菌属的悬浮液中开始接种。将这些胚与土壤杆菌属共培养一段时间(步骤2：共培养步骤)。在侵染步骤后，可以在固体培养基上培养未成熟胚。在共培养时期后，计划一个任选的“静息”步骤。在这个静息步骤中，胚在至少一种抗生素存在下孵育，已知该抗生素不需添加植物转化子的选择剂即可抑制土壤杆菌属的生长(步骤3：静息步骤)。未成熟胚在具有抗生素但是不含选择性药剂的固体培养基上培养，以消除土壤杆菌属并且使感染细胞的静息阶段持续。然后，接种的胚在含有选择剂的培养基上培养，回收生长的经转化的愈伤组织(步骤4：选择步骤)。在含选择剂的固体培养基上培养这些未成熟胚，使经转化的细胞选择性生长。然后，愈伤组织再生为植物(步骤5：再生步骤)，并且将在选择性培养基上生长的愈伤组织在固体培养基上培养再生为植物。

实例8：大豆胚的转化

将大豆胚用含有可操作地连接到合适启动子的SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：3的毒素核苷酸序列进行如下质粒轰击。为了诱导体细胞胚，将从适当的大豆栽培种的表面灭菌的未成熟种子上切下的长度为3-5mm的子叶在适当的琼脂培养基上、在26℃下、在光照或黑暗处培养6至10周。然后切下产生次生胚的体细胞胚，置于适当的液体培养基中。在重复选择扩增为早期球形阶段胚的体细胞胚簇后，如下所述保持悬浮液。

可以在旋转摇床上在26℃下以150rpm在35mL液体培养基中保持大豆胚性悬浮培养物，以16：8小时日/夜时间表进行花期光照。通过接种大约35mg的组织到35mL的液体培养基中，将培养物每两周传代培养一次。

然后可以通过粒子枪轰击的方法来转化大豆胚性悬浮培养物(Klein等人(1987)自然(Nature)(伦敦)327：70-73；美国专利号4,945,050)。可以使用杜邦公司(Du Pont)Biolistic PDS1000/HE仪(氦改善型)进行这些转化。

可以用于促进大豆转化的选择性标记基因包括但不限于：来自花椰菜花叶病毒的35S启动子(Odell等人，(1985)Nature[自然]313：810-812)，来自质粒pJR225的潮霉素磷酸转移酶基因(来自大肠杆菌；Gritz等人(1983)，Gene[基因]25：179-188)和来自根癌农杆菌的Ti质粒的T DNA的胭脂碱合酶基因的3′区域。包含可操作地连接到合适的启动子的毒素核苷酸序列(例如SEQ ID NO：1)的表达盒可以作为限制性片段分离。然后能够将该片段插入到携带标记基因的载体的独特限制性酶切位点内。

向50μL的60mg/mL 1μm金颗粒悬浮液中添加(依次)：5μL DNA(1μg/μL)、20μL亚精胺(0.1M)和50μL CaCl2(2.5M)。然后将颗粒制剂搅拌3分钟，在微量离心机中离心10秒钟，并除去上清液。然后，将经DNA包被的颗粒在400μL 70％乙醇中洗涤一次，并且重悬浮于40μL的无水乙醇中。可以将DNA/颗粒悬浮液超声处理3次，每次1秒钟。然后将5微升经DNA包被的金颗粒加到每个巨载体盘上。

将大约300-400mg的两周龄的悬浮培养物置于空的60×15mm培养皿中，并且用移液管从组织中除去残余的液体。对于每次转化实验，通常轰击约5-10个组织平板。膜破坏压力设置为1100psi，并且将容器抽真空为28英寸汞柱的真空。将组织放置在距阻滞筛约3.5英寸处，轰击3次。轰击后，组织可以对半切开，放回液体中，如上所述培养。

轰击后5至7天，可以将液体培养基更换为新鲜培养基，并且轰击后11至12天可以将其更换为含有50mg/mL潮霉素的新鲜培养基。可以每周更新该选择性培养基。轰击后7-8周，可以观察到从未转化的坏死胚性簇中生长出经转化的绿色组织。取分离的绿色组织并接种各个摇瓶，以产生新的、无性繁殖的、经转化的胚性悬浮培养物。每个新系都可以作为独立的转化事件处理。然后可以将这些悬浮液传代培养并保持为未成熟胚簇，或者通过各个体细胞胚的成熟和萌芽再生为整个植物。

本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请指示了本公开所属领域技术人员的水平。将所有出版物、专利和专利申请通过引用结合在此，其程度就像明确且单独地指出每一个单独的出版物、专利或专利申请通过引用结合一样。

尽管出于清晰理解的目的已经借助于说明和实例相当详细地描述了前述公开，但显而易见可以在实施例的范围内实改。

Claims

1.一种分离的核酸分子，其选自：

(a)编码与SEQ ID NO：2具有至少95％氨基酸序列同一性的杀昆虫多肽的多核苷酸；和

(b)编码与SEQ ID NO：4具有至少95％氨基酸序列同一性的杀昆虫多肽的多核苷酸。

2.如权利要求1所述的分离的核酸分子，其中所述核苷酸序列是设计用于在植物中表达的合成序列。

3.一种DNA构建体，其包含与异源调节元件可操作地连接的、如权利要求1所述的核酸分子。

4.如权利要求3所述的DNA构建体，其进一步包含编码与所述杀昆虫多肽可操作地连接的Cry晶体形成结构域、异源信号序列或异源转运肽的核酸分子。

5.一种宿主细胞，其包含如权利要求3所述的DNA构建体。

6.如权利要求5所述的宿主细胞，所述宿主细胞是细菌细胞。

7.如权利要求5所述的宿主细胞，所述宿主细胞是植物细胞。

8.一种转基因植物，其包含如权利要求3所述的DNA构建体。

9.如权利要求8所述的转基因植物，其中所述植物选自下组，该组由以下组成：玉米、高粱、小麦、甘蓝、向日葵、番茄、十字花科植物、胡椒、马铃薯、棉花、稻、大豆、甜菜、甘蔗、烟草、大麦和油菜。

10.如权利要求8所述的转基因植物，其中编码所述杀昆虫多肽的所述多核苷酸与编码Cry蛋白的多核苷酸堆叠。

11.如权利要求10所述的转基因植物，其中所述Cry蛋白选自Cry1B、Cry9和Cry1Ia14蛋白。

12.一种如权利要求8、9、10或11所述的植物的经转化的种子，其中所述种子包含所述DNA构建体。

13.一种重组杀昆虫多肽，其包含选自以下的氨基酸序列：

(a)与SEQ ID NO：2具有至少95％序列同一性的氨基酸序列；或

(b)与SEQ ID NO：4具有至少95％序列同一性的氨基酸序列。

14.如权利要求13所述的杀昆虫多肽，其进一步包含与所述杀昆虫多肽可操作地连接的异源Cry晶体形成结构域、异源信号序列或异源转运肽。

15.一种组合物，其包含如权利要求13或14所述的杀昆虫多肽。

16.如权利要求15所述的组合物，其中所述组合物是粉末、粉剂、丸剂、颗粒剂、喷雾剂、乳剂、胶体或溶液。

17.如权利要求16所述的组合物，其中通过苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)细胞的培养物的干燥、冻干、匀化、提取、过滤、离心、沉降或浓缩来制备所述组合物。

18.如权利要求15所述的组合物，其包含按重量计从1％至99％的所述杀昆虫多肽。

19.如权利要求15所述的组合物，其中所述组合物进一步包含另外的杀昆虫多肽。

20.如权利要求15所述的组合物，其中所述另外的杀昆虫多肽选自Cry1B、Cry9和Cry1Ia14蛋白。

21.一种用于控制鳞翅目(Lepidopteran)有害生物群体的方法，所述方法包括使所述群体与杀有害生物有效量的如权利要求13所述的多肽接触。

22.一种用于杀死鳞翅目有害生物的方法，所述方法包括将所述有害生物与杀有害生物有效量的如权利要求13所述的多肽接触，或向所述有害生物饲喂杀有害生物有效量的如权利要求13所述的多肽。

23.一种用于产生具有杀有害生物活性的多肽的方法，所述方法包括在编码所述多肽的核酸分子被表达的条件下培养如权利要求4所述的宿主细胞，其中所述多肽选自由以下组成的组：

(a)与SEQ ID NO：2的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的多肽；和

(b)与SEQ ID NO：4的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的多肽。

24.一种用于保护植物免受昆虫有害生物侵害的方法，所述方法包括向所述植物或其细胞中引入至少一种表达载体，所述表达载体包含编码杀有害生物多肽的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列选自由以下组成的组：

(a)编码与SEQ ID NO：2的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的多肽的多核苷酸；和

(b)编码与SEQ ID NO：4的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的多肽的多核苷酸。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述植物是甘蔗。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述昆虫有害生物是鳞翅目。

27.如权利要求26所述的方法，其中所述昆虫有害生物是甘蔗螟(小蔗螟(Diatraeasaccharalis))。

28.一种用于保护甘蔗植物免受昆虫有害生物侵害的方法，所述方法包括向所述甘蔗植物或其细胞中引入至少一种表达载体，所述表达载体包含编码杀有害生物多肽的多核苷酸，所述杀有害生物多肽选自与SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：11、SEQ ID NO：13、SEQ ID NO：15、SEQ ID NO：17、SEQ ID NO：19、SEQ ID NO：21、SEQ ID NO：23、SEQ ID NO：25、SEQ IDNO：27、SEQ ID NO：29、SEQ ID NO：31、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：37、SEQ IDNO：39、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：43、SEQ ID NO：45、SEQ ID NO：47、SEQ ID NO：49或SEQID NO：51的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的多肽。

29.如权利要求28所述的方法，其中所述昆虫有害生物是甘蔗螟(小蔗螟)。