enhancing the resilience of bt cowpea vigna …eprints.qut.edu.au/96968/4/bosibori bett...

170
ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA [VIGNA UNGUICULATA (L.) WALP] FOR INSECT RESISTANCE MANAGEMENT Bosibori Bwari Bett (BSc., MSc.) School of Earth, Environmental and Biological Sciences Science and Engineering Faculty SUBMITTED IN FULFILMENT OF THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY QUEENSLAND UNIVERSITY OF TECHNOLOGY BRISBANE,AUSTRALIA 2016

Upload: others

Post on 29-May-2020

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

 

ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA [VIGNA UNGUICULATA (L.) WALP] FOR INSECT 

RESISTANCE MANAGEMENT 

 

 

 

 

 

Bosibori Bwari Bett 

(BSc., MSc.) 

 

 

 

 

School of Earth, Environmental and Biological Sciences 

Science and Engineering Faculty 

 

 

 

SUBMITTED IN FULFILMENT OF THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY  

QUEENSLAND UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 

BRISBANE, AUSTRALIA 

 

 

2016 

 

Page 2: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

ii  

 

Keywords 

Cowpeas, Bacillus thuringiensis, Bt, Vegetative insecticidal proteins (vips), vip3 genes, 

Maruca, Maruca pod borer (MPB), Insect resistance management, Agrobacterium‐

mediated transformation, Insect bioassays 

   

Page 3: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

iii  

ABSTRACT 

Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.]  is an  important food security crop that  is grown 

in all tropical areas. Africa is the main producer with annual production of over 5 million 

tonnes. Cowpea is a drought‐tolerant crop that plays a major role in the diets of people 

living  in  the  developing world  especially  in West  Africa where  it  is  used  as  food  for 

human consumption and as animal feed. The dry seeds are used as a grain and are high 

in  protein,  amounting  to  25  %  of  dry  weight.  It  is  also  a major  source  of  essential 

vitamins and minerals.  

Despite its importance as a food security crop, the production of cowpea is constrained 

by  many  factors  including  insect  pests  and  diseases.  The  insect  pests  are  of  major 

concern causing considerable economic  losses. One such pest  is the  legume pod borer 

(Maruca  vitrata)  (Lepidoptera),  also  known  as  the Maruca Pod Borer  (MPB), which  is 

responsible for yield  losses of up to 50 %  in the field. Although breeding for host plant 

resistance is currently the main way of controlling the problem of pests and diseases in 

cowpea, this approach is not yet possible for MPB as no genes for resistance to Maruca 

have been identified in cowpea germplasm. Therefore, control strategies have focussed 

on  biological  control  using  strains  of  the  bacterium  Bacillus  thuringiensis  (Bt)  which 

contains  insecticidal toxins such as the crystal (Cry) proteins and vegetative  insecticidal 

proteins (Vips) encoded by the cry and vip genes, respectively.  

A  cry  gene  has  previously  been  used  to  develop  cowpeas  resistant  to  Maruca  by 

researchers at CSIRO, Canberra.  This line contains a cry1Ab gene and was shown to be 

effective against Maruca in the field in West Africa. However, since insects can develop 

resistance to a single Bt protein, the generation of transgenic plants containing two or 

more  Bt  genes  is  a  common  strategy  used  to  reduce  the  likelihood  of  resistance 

occurring and thus  improve insect resistance management (IRM). Since the Cry and Vip 

proteins have different mechanisms of action,  it has been hypothesised that the genes 

encoding  these  proteins  would  represent  suitable  targets  for  gene  stacking  in  the 

generation of transgenic cowpea. The main aim of this study, therefore, was to identify a 

vip gene with toxicity to MPB and to generate MPB‐resistant transgenic cowpea. Such a 

Page 4: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

iv  

gene could be used  to complement  the current cry  transgene and ultimately enhance 

the long term sustainability of a Maruca‐resistant transgenic cowpea.  

The  initial part of  the  research project  involved  the  identification of  vip  gene(s)  from 

Australian Bt isolates that encode toxins active against MPB. Considering the abundance 

of vip3 genes in the database, a bioinformatics approach was initially used to identify a 

diverse  range of Vip3 proteins as candidates  for expression and  testing  for  insecticidal 

activity  against MPB.  Based  on  the  amino  acid  sequence  analyses  of  published  Vip 

sequences, five diverse vip3 genes were selected for further analysis, namely vip3Aa35, 

vip3Af1, vip3Ag, vip3Ca2 and vip3Ba1.  A collection of 224 Bt isolates was screened with 

gene‐specific  primers  to  identify  those  containing  the  target  genes. Out  of  these,  78 

strains were confirmed to contain vip3A genes. Out of 165 strains screened at random, 8 

were  found  to  contain  vip3B  genes.  No  Bt  strain(s)  in  the  collection were  found  to 

contain  vip3C  genes.  Primers  were  designed  to  isolate  the  coding  sequences  of 

vip3Aa35, vip3Af1, vip3Ag, vip3Ca2 and vip3Ba1 by PCR. This method was successful for 

three out of five of these genes, while vip3Af1 and vip3Ca2 were chemically synthesized.  

The coding sequences of the vip3 genes were cloned and over‐expressed  in Escherichia 

coli  to produce Vip3 protein.  The  soluble  and  insoluble  fractions of  the Vip3 proteins 

were analysed by SDS‐PAGE. The Vip3A and Vip3C proteins were present in the insoluble 

fraction  while  Vip3B  protein  was  present  in  the  soluble  and  insoluble  fractions.  An 

MS/MS analysis was carried out on the Vip3 protein bands and showed that they were 

indeed  the  target  Vips.  The  respective  Vip3  proteins were  incorporated  into Maruca 

artificial diets at 0, 3, 10, 30 and 100 µg toxin per g for use in insect bioassays with MPB 

larvae to screen for toxicity. Of these, Vip3Ba1 protein was found to inhibit larval growth 

by  over  90  %  and  was  therefore  selected  as  the  candidate  gene  for  cowpea 

transformation.  

The  second  component  of  this  study  focussed  on  reconstructing  the  vip3Ba  gene  for 

plant expression and then transforming cowpea using Agrobacterium tumefaciens. The 

coding  region  of  the  vip3Ba  gene was  optimized  by  increasing  the  GC  content  from 

approximately 30 % to 50 %, and deleting the eight potential polyadenylation sites and 

twelve mRNA destabilizing sequence motifs. The codons were also optimized to enhance 

translation in dicots. A modified version of a previous protocol developed at CSIRO was 

Page 5: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

v  

used  to  transform  cowpea.  The  modifications  included  omitting  certain  key  plant 

hormones  in  the  growth media,  a  stringent  antibiotic  selection  regime  involving  two 

different  antibiotics,  and  employing  sonication  techniques  to  permeate  the  plant  cell 

wall to facilitate Agrobacterium‐mediated T‐DNA transfer. Out of 6696 cowpea explants 

transformed with the reconstructed vip3Ba gene, a total of 73  independent transgenic 

lines were generated (a transformation frequency of  just over 1 %). Further analysis of 

T1  progeny  revealed  that  nine  transgenic  lines  expressed  the  vip3Ba  gene  at  varying 

levels. Of these, four lines were selected for further experiments based on the fact that 

variation in Vip3Ba expression between the four lines could serve to determine whether 

insect mortality was dependent on  toxin dosage. There was 100 % mortality of  larvae 

feeding on transgenic cowpea leaves.  

The  results  of  this  study  demonstrate  for  the  first  time  that  the  growth  of MPB  is 

severely  inhibited  by  low  levels  of  Vip3Ba  protein.  Additionally,  transgenic  lines 

developed in this work were completely protected from MPB, confirming that Vip3Ba is 

a very effective toxin for the control of MPB  larvae at  least  in the  lab. The outcome of 

this study  identified vip3Ba gene as a potential candidate  to complement cry genes  in 

the  development  of  Bt  cowpeas  resistant  to MPB,  thus  contributing  to  an  effective 

strategy  for  insect  resistance  management.  The  introgression  of  this  additional 

resistance  trait  into  the  existing  cry‐1Ab  cowpea  would  considerably  reduce  the 

likelihood or greatly delay the development of resistance in MPB, help to increase yield 

and income, and reduce the dependency on pesticides.  

 

 

 

 

 

 

 

Page 6: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

vi  

TABLE OF CONTENTS 

Keywords……………………………………………………………………………………………………………...  

ii 

Abstract ……………………………………………………………………………………………………………….  

iii 

Table of Contents …………………………………………………………………………………………………  

vi 

List of Figures ……………………………………………………………………………………………………….  

xi 

List of Tables ……………………………………………………………………………………………………….  

xiv 

List of Abbreviations ……………………………………………………………………………………………  

xvi 

Declaration ………………………………………………………………………………………………………….  

xix 

Acknowledgements …………………………………………………………………………………………….  

xx 

Dedication ……………………………………………………………………………………………………………  

xxiv 

Chapter One: Introduction and Literature review …………………………………………………  

1.1  Cowpea …………………………………………………………………………………………………….  

1.2  Cowpea taxonomy and morphology …………………………………………………………  

1.3  Cowpea cultivation ………………………………………………………………………………….  

1.4  Cowpea production constraints ……………………………………………………………….  

3

1.4.1  Diseases …………………………………………………………………………………………  

3

1.4.2  Weeds ……………………………………………………………………………………………  

1.4.3  Insect pests ……………………………………………………………………………………  

1.4.3.1 Storage pests …………………………………………………………………….  

1.4.3.2 Pre‐flowering pests …………………………………………………………….  

1.4.3.3 Post‐flowering pests …………………………………………………………….  

1.5  The legume pod borer ………………………………………………………………………………  

1.6  Justification for transgenic approaches …………………………………………………….  

1.7  The use of Bacillus thuringiensis (Bt) as an insect control strategy …………...  11

Page 7: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

vii  

 1.7.1  Bt insecticidal proteins ……………………………………………………………………..  

13

1.7.1.1 Crystal (Cry) proteins …………………………………………………………..  

13

1.7.1.2 Vegetative insecticidal proteins (Vips) ………………………………….  

13 

1.7.2  Bt transgenic crops ………………………………………………………………………..  

15 

1.7.3  Insect Resistance Management ………………………………………………………..  

16 

1.8  Research Hypothesis …………………………………………………………………………………  

19 

1.9  Research Objectives ………………………………………………………………………………….  

19 

2.0  Expected output .........................................................................................  

20 

Chapter Two: General Materials and Methods .......................................................  

21 

2.1  Preparation of bacterial cultures ................................................................  

21

2.1.1  Bacillus thuringiensis (Bt) cultures .......................................................  

21

2.1.2  Preparation of Mannitol Glutamate Luria (MGL) culture medium for Agrobacterium tumefaciens .............................................................................  

 21 

2.2  Isolation of bacterial DNA ...........................................................................  

22 

2.2.1  Isolation of genomic DNA from Bacillus thuringiensis .........................  

22

2.2.2  Isolation  of  plasmid DNA  from  Escherichia  coli and  Agrobacterium tumefaciens ..................................................................................................... 

 22  

2.3  Purification of PCR products .......................................................................  

22 

2.4  Cloning of vip genes ....................................................................................  

22 

2.4.1  Expresso™ T7 Cloning and Expression System .................................................  

23

2.4.2  The Gibson assembly method of DNA cloning .................................................  

23

2.5  Sequencing of vip3 genes cloned in E. coli ...................................................  

24 

2.6  Preparation of electrocompetent Agrobacterium (AGL1) cells ....................  

24 

2.7  Transformation of Agrobacterium tumefaciens (AGL1) cells .......................  

25 

Page 8: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

viii  

2.8  Transformation of E. coli cells .....................................................................  

25 

2.9  Protein expression and analysis ..................................................................  

26 

2.10  Identification of Vip protein using Mass Spectrometry …………………………....  

29 

2.11  Maintenance of a Maruca vitrata insect colony in vitro .............................  

29 

2.11.1  Preparation of Maruca artificial diet ...................................................  

29 

2.11.2  Preparation of Honey solution for Maruca adults ...............................  

31

2.11.3  Preparation of honey pots for feeding adults whilst in cages ..............  

31

2.11.4  Procedures for egg collection ..............................................................  

32 

2.11.5  Rearing of Maruca larvae .....................................................................  

32 

2.12  Preparation of plant tissue culture media ...................................................  

35 

2.12.1  Preparation of MS Stock solutions .......................................................  

35 

2.12.2  Preparation of hormones, antibiotics and other agents ......................  

36 

2.12.3  Cowpea suspension medium (for co‐cultivation) ................................  

36 

2.12.4  Cowpea shoot induction medium …………………………………………………….  

36 

2.12.5  Cowpea shoot elongation and rooting medium ……………………………….  

37

2.13  Isolation of plant genomic DNA ..................................................................  

37

2.14  Protocol for PCR analysis of transgenic cowpea lines ..................................  

38 

2.15  Detection of Vip3Ba protein by western blotting ........................................  

38 

Chapter Three: Toxicity of Vip3 proteins to the legume pod borer Maruca vitrata (Lepidoptera) .........................................................................................................  

 40 

3.1  Introduction ...............................................................................................  

40

3.2  Materials and Methods ..............................................................................  

41 

3.2.1  Bacterial strains ...................................................................................  

41 

3.2.2  PCR .......................................................................................................  41    

Page 9: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

ix  

3.2.3  Cloning of vip3 and cry2Aa genes in E. coli ..........................................  

43 

3.2.4  Protein expression and analysis ...........................................................  

44 

3.2.5  Insect bioassays ....................................................................................  

44 

3.3  Results .......................................................................................................  

45 

3.3.1  Selection of candidate vip3 genes ........................................................  

45 

3.3.2  Confirmation of Bt strains ....................................................................  

46

3.3.3  Identification of Bt strains containing candidate vip3 genes ...............  

48

3.3.4  Expression of vip3 genes in E. coli ........................................................  

50 

3.3.5  Insect bioassays ....................................................................................  

52 

3.4  Discussion ..................................................................................................  

59 

Chapter Four: Transgenic cowpeas (Vigna unguiculata L. Walp) expressing Bacillus thuringiensis  (Bt)  Vip3Ba  protein  to  protect  against  the  Maruca  pod  borer (Maruca vitrata) ....................................................................................................  

  63 

4.1  Introduction ...............................................................................................  

63 

4.2  Materials and methods ..............................................................................  

65 

4.2.1  Construction of a Vip3Ba gene for plant expression ............................  

65

4.2.2  Transformation of cowpea ...................................................................  

66

4.2.2.1 Preparation of Agrobacterium culture .....................................  

66 

4.2.2.2  Preparation  of  cowpea  explants  and  Agrobacterium‐mediated transformation .....................................................................  

 66 

4.2.2.3 Regeneration and maintenance of cowpea cultures ...............  

68

4.2.3  Detection of vip3Ba and nptII genes in the transgenic plants .............  

69

4.2.4  Detection and estimation of Vip3Ba expression  in  transgenic plants ...........................................................................................................................  

 70 

4.2.5  Insect bioassays using transgenic leaf material ...................................  

70 

4.3  Results .......................................................................................................  71

Page 10: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

x  

 4.3.1  Reconstruction of the vip3Ba gene for cowpea transformation ..........  

71

4.3.2  Transformation  and  regeneration  of  cowpea  with  the  optimized  vip3Ba gene ...................................................................................................... 

 

 75 

4.3.3  Characterization of transgenic lines by PCR .........................................  

78 

4.3.4  Expression of Vip3Ba in T1 and T2 generations .....................................  

78 

4.3.5  Efficacy of transgenic lines expressing Vip3Ba protein on MPB larvae ...........................................................................................................................  

 87 

4.4.  Discussion ...................................................................................................  

89 

Chapter Five: General Discussion and Conclusions .................................................  

93 

Chapter Six: References .........................................................................................  

98 

APPENDICES ...........................................................................................................  

123

APPENDIX I: SUMMARY OF vip3 GENES SEQUENCING RESULTS ..................................  

123

APPENDIX  II:  The  DNA  sequence  of  the  vip3Ba  gene modified  for  expression  in plants ............................................................................................................................  

 143 

APPENDIX  III: Sequence alignment of vip3Ba gene  (optimized cowpea version vs the original bacterial version)  

145 

 

   

Page 11: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xi  

LIST OF FIGURES 

Fig. 1.1: Cowpea dry seed used as a grain (Photo credit: Carl Davies) …………………….  

Fig.  1.2:  Cowpea  field  showing  fresh  leaf  and  pods  (Photo  credit:  Jeff  Ehlers) .…………………………………………………………………………………………………………………………..........  4 

 Fig.  1.3:  Cowpea  infestation  by Maruca  pod  borer.  (A)  Larvae  attacking  cowpea flower and (B) damaged cowpea pod..............................................................................  

 9 

Fig. 1.4: Mode of action of Bt crystal toxins …………………………………………………………….  

12 

Fig.  1.5:  Classification  of  vegetative  insecticidal  proteins  believed  to  share  a common three domain structure …………………………………………………………………………….  

 14 

Fig. 2.1: Protein extraction flow chart …………………………………………………………………….  

28

Fig. 2.2: General procedure for Maruca rearing and maintenance ………………………......  

33 

Fig. 2.3: Balconies in artificial diet placed in a larger lunch box ……………………………....  

34 

Fig.  2.4:  Preparation  of  cages  for  emerging  adults.    (A)  Set up of  vermiculite  and honey pots.  (B) cage covered with nappy liners and lid for egg collection ………………….  

 34 

Fig. 3.1:  Identification of putative Bt strains by PCR using PI‐PLC primers.   Lane M: DNA Molecular marker; Lanes 1 to 10: DNA template from ten putative Bt strains; N: water (negative control); P: DNA from Bt strain kurstaki (positive control) …………........  

 47 

Fig.  3.2:  Identification  of  Bt  strains  carrying  vip3A  genes  by  PCR.    Lane M: DNA Molecular  marker;  Lanes  1  to  10:  DNA  template  from  10  Bt  strains;  N:  water (negative control); P: bacterial DNA harbouring a vip3Aa gene (positive control) ……...  

  49 

Fig.  3.3:  Identification  of  Bt  strains  carrying  vip3B  genes  by  PCR.  Lane M:  DNA Molecular marker;  Lanes  108  to  117: DNA  template  from  10  Bt  strains; N: water (negative) control and P: plasmid DNA containing the vip3Bb2 gene (positive control) …………………………………………………………………………………………………………………….................  

   49 

Fig. 3.4: SDS‐PAGE analysis of Vip3 and Cry2Aa proteins expressed in E. coli. Panels A‐F  are  stained  gels  from  studies  involving  the  expression  of  Vip3Aa35,  Vip3Af1, Vip3Ag,  Vip3Ca2,  Vip3Ba1  and  Cry2Aa,  respectively.  Lane  M:  Protein  molecular weight marker (kDa). Lane 1: Soluble protein fraction of untransformed E. coli. Lane 2: Soluble protein fraction of E. coli transformed with  its respective vip or cry gene. Lane 3: Insoluble protein fraction of untransformed E. coli. Lane 4: Insoluble protein fraction  of  E.  coli  transformed  with  its  respective  vip  or  cry  gene .........................................................................................................................................  

       54 

Fig. 3.5: The full Vip3Ba amino acid sequence. The highly conserved cysteine regions 

Page 12: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xii  

are  highlighted  in  yellow, while  the  predicted  disulphide  bonding  is  highlighted  in green (Ceroni et al., 2006)...............................................................................................  

 56 

Fig. 3.6: Maruca larvae after 10 days feeding on artificial diet with and without Bt toxin. (A): Larvae on a diet containing no Bt toxin (0 µg toxin per g diet), (B) Larvae on a diet containing 3 µg of Vip3Ba toxin per g of diet ..................................................  

 57 

Fig. 3.7: Effect of Vip and Cry2Aa proteins on the average weight of surviving MPB larvae after 10 days on artificial diets. (A): Group 1 (Vip3Aa35) and Cry2Aa proteins, (B):  Group  2  (Vip3Af1)  and  Cry2Aa  proteins,  (C):  Group  3  (Vip3Ag)  and  Cry2Aa proteins, (D): Group 4 (Vip3Ca2) and Cry2Aa proteins and (E): Group 5 (Vip3Ba1) and Cry2Aa proteins...............................................................................................................   

    58 

Fig. 4.1: Schematic diagram of the Agrobacterium binary vector T‐DNA; LB, RB: left and  right  borders  of  Agrobacterium  T‐DNA,  respectively.  The  antibiotic  selection gene  neomycin  phosphotransferase  II  (nptII)  from  E.  coli  was  flanked  by  the  S1 promoter  derived  from  segment  1  of  the  subterranean  clover  stunt  virus  (SCSV) genome and segment 3 (S3) 3′ end while the op mized coding region of the vip3Ba gene was  flanked by the Arabidopsis thaliana small subunit  (AraSSU) promoter and Nicotiana  tabacum  small  subunit  (TobSSU)  3′  end ……………………………………………………...................................................................................  

       72 

Fig.  4.2:   Plasmid map  showing unique  restriction  sites  in  the  pVip3Ba  construct used in the transformation of cowpea.......................................................................  

 73 

Fig. 4.3: Confirmation of the Vip3Ba cassette in the Agrobacterium binary vector by restriction digestion. Lane M: DNA Molecular  ladder; Lanes 1 and 2: Agrobacterium DNA  digested  with  the  enzymes  EcoRV  and  PvuII  resulting  in  the  expected  four fragments of 1.5, 2.7, 4.4 and 6.4 kb, respectively …………………………………………………….  

   74 

Fig.  4.4:  Cowpea  explants  used  for  transformation.  (A)  Cotyledons with  attached axes  that  had  their  radicle  tips  removed  (arrows)  ready  for  infection  with Agrobacterium and (B) after co‐cultivation with Agrobacterium for 3 days ……………....  

 76 

Fig.  4.5:  In  vitro  regeneration  of  cowpea  following  co‐cultivation  with Agrobacterium.  (A)  Cowpea  explant with  cotyledon  and  primary  shoots  on  shoot induction medium with selection at 2 weeks (B) trimmed explant with cotyledon and primary  shoot  removed at 4 weeks  (C) multiple  shoots  formed on  callus  (D)  single shoots  formed on  shoot  induction medium with 30 mg/L  geneticin  at  8 weeks  (E) shoots grown on medium with 30 mg/L geneticin at 10 weeks, (F) individual shoots in elongation and rooting medium at 14 weeks and  (G) rooted plants  in the soil at 16 weeks ………………………………………………………………………………………………………....................  

       77 

Fig.  4.6:  PCR  analysis  of  10  putative  transgenic  cowpea  lines  using  (A)  vip3Ba‐specific primers designed to amplify a 187 bp product and (B) nptII‐specific primers designed  to  amplify  a  970  bp  product.  Lane M: DNA Molecular marker;  Lane N: water  (negative  control);  Lane  P:  Plasmid  DNA  of  the  optimized  gene  construct 

    

Page 13: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xiii  

(positive control); numbers above other lanes represent the line number of randomly selected  transgenic  cowpeas  used  for  PCR  analysis ……………………………...........................................................................................................  

  79 

Fig. 4.7: Western blots using a monoclonal antibody to Vip3Ba showing the levels of Vip3Ba in seven cowpea lines using varying levels of Vip3Ba expressed in E. coli as standards. In both blots, Lane M is the protein molecular weight ladder. Lanes L1 to L5  represent E.  coli expressed Vip3Ba  loaded at 100, 50, 25, 12.5 and 6.25 ng per lane,  respectively. Blot A  includes protein  (40µg/lane)  from  cowpea  lines 9, 24, 25 and 43 while Blot B includes protein (40µg/lane) from lines 56, 87 and 107..................   

     82 

Fig.  4.8:    Western  blot  analysis  to  determine  Vip3Ba  expression  in  transgenic cowpea  lines using  a monoclonal  antibody  to Vip3Ba.   Blot A:  Line V24:  Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 6: TSP (40 µg) extract from six T2 plants; Lanes 7 to  9:  30  ng,  100  ng  and  300  ng  protein  from  E.  coli  expressing  Vip3Ba  protein (positive control). Blot B: Line V25: Lanes 1  to 8: TSP  (40 µg) extract  from eight T1 plants; Lanes 9 to 10: 10 ng and 30 ng protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Blot C: Line V43: Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 6: TSP (40 µg) from six T2 plants; Lanes 7 to 9: 30 ng, 100 ng and 300 ng protein from E. coli expressing Vip3Ba protein  (positive control). Blot D: Line V87: Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 5: TSP (40 µg) from five T2 plants; Lanes 6 to 9: 10 ng, 30 ng, 100 ng and 300 ng Vip protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Vip3Ba band migrates at ~75 kDa ………………………............................................  

           84 

Fig.  4.9:  Phenotypes  of  selected  transgenic  T1  cowpea  lines  expressing  Vip3Ba protein at different ages. (A) Line V24‐2 at 3 weeks after sowing; (B) Line V25‐8 at 2 weeks after sowing; (C) Line V43‐11 at 2 ½ months after sowing; (D) Line V87‐3 at 3 weeks  after  sowing  and;  (E)  3‐week old  negative  segregants of  lines V43  and V87 .........................................................................................................................................  

    85 

Fig. 4.10:  Leaf damage after 10 days of feeding by Maruca larvae on non‐transgenic line IT86D and transgenic lines expressing Cry 1Ab or Vip3Ba protein. A: Line 709A (expressing Cry 1Ab), B: Line V24, C: Line V25, D: Line V43, E: Line V87, F, G, H: Line IT86D ...............................................................................................................................   

  88 

 

 

   

Page 14: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xiv  

LIST OF TABLES 

Table 2.1: Ingredients for bacterial MGL medium …………………………………………………   

21

Table 2.2: Ingredients for YMB medium ……………………………………………………………….  

25

Table 2.3: Ingredients for Auto‐induction medium, pH 6.9 (for 500 mL) ……………….  

27 

Table 2.4: Constituents of 1000 X Trace minerals (for 500 mL) ...............................  

27 

Table 2.5: Ingredients for Maruca artificial diet .....................................................  

30 

Table 2.6: Ingredients to make 100 g Wesson salt mixture .....................................  

30 

Table 2.7: Ingredients to make 100 mL Vitamin solution ........................................  

31 

Table 2.8: Ingredients for the preparation of honey solution .................................  

31 

Table 2.9: Components to prepare MS Macro stock solutions ................................  

35 

Table 2.10: Components to prepare cowpea suspension medium ..........................  

36

Table 2.11: Components  to prepare cowpea  shoot  induction medium  (SIM) and cowpea shoot elongation and rooting medium (SEM) ............................................  

 37 

Table 3.1: Primers used  in this study: The underlined nucleotides  in primer pairs of PCR set C define 6 His codons of the vector sequence ........................................  

 42   

Table 3.2: Grouping of Vip3 proteins on the basis of amino acid sequence identity with reference protein Vip3Aa35 ...........................................................................  

 46 

Table 3.3: Examples of Bt strains harbouring target vip3 genes ..............................  

51

Table 3.4: DNA sequence analysis of target vip3 genes  from groups 1 to 5  (with the His tag sequences deleted) ..............................................................................  

 51 

Table 3.5: MS/MS identification of the putative Vip3 proteins expressed in E. coli ...............................................................................................................................  

 55 

Table 4.1: Modifications of the transformation system used for cowpea ...............  

67 

Table  4.2: Outline  of  steps  in  cowpea  transformation with  the plant‐optimized vip3Ba gene ...........................................................................................................  

 69 

Table  4.3:  Primer  sequences  for  the  detection  of  nptII  and  vip3Ba  genes  in transgenic plants ...................................................................................................  

 70 

Page 15: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xv  

Table 4.4: A comparison of the vip3Ba gene  from Bt with the version optimized for expression in plants .........................................................................................  

 72 

Table 4.5: Summary of the molecular analysis of transgenic cowpea lines .............  

80

Table  4.6:  Summary  of  average  Vip3Ba  protein  levels  in  the  4  selected independent  transgenic  cowpea  lines  (1st  or  2nd  generation  progeny) ……………..................................................................................................................  

  80 

Table 4.7: Levels of Vip3Ba toxin in the T1 progeny of seven cowpea lines..............   

83 

Table  4.8:    Summary  of  average  Vip3Ba  protein  levels  in  the  4  selected independent transgenic cowpea lines (1st or 2nd generation progeny) ....................  

 87 

 

 

 

   

Page 16: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xvi  

LIST OF ABBREVIATIONS 

ADP  Adenosine diphosphate 

AIRS  Aminoimidazole ribonucleotide synthetase 

AraSSU  Arabidopsis small subunit 

AT  Adenine, Thymine 

BAP  Benzylaminopurine 

BCIP  5‐bromo‐4‐chloro‐3‐indolyl phosphate 

BICMV  Blackeye cowpea mosaic virus 

BLAST  Basic Local Alignment Search Tool 

bp  Base pair(s)

Bt  Bacillus thuringiensis

CaCl2.2H2O  Calcium chloride dihydrate

CaMV    Cauliflower mosaic virus

CDS  Coding Sequence

CG  Cytosine, Guanine 

CoCl2  Cobalt (II) chloride

CoCl2.6H2O  Cobalt (II) chloride hexahydrate 

Cry  Crystal 

CTCB  Centre for Tropical Crops and Biocommodities 

CuSO4  Copper (II) sulfate 

CuCl2.2H2O  Copper (II) chloride dihydrate 

CMV  Cucumber mosaic virus 

CSIRO  Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation 

CYMV  Cowpea yellow mosaic virus 

dATP  Deoxyadenosine triphosphate 

dCTP  Deoxycytidine triphosphate 

dH2O  Distilled water

dGTP  Deoxyguanosine triphosphate

DNA  Deoxyribunucleic acid

dNTP(s)  Deoxyribonucleotide triphosphate(s) 

DTT  Dithiothreitol

dTTP  Deoxythymidine triphosphate 

dH2O  Distilled water

EBI  European Bioinformatics Institute 

E. coli  Escherichia coli 

EDTA  Ethylene diamine tetra acetic acid 

EMBOSS  European Molecular Biology Open Software Suite 

FASTA  Fast‐All 

FAOSTAT  Food and Agricultural Organisation statistics 

FeCl3  Iron (III) chloride 

g  Gram(s) 

GA3  Gibberelic acid 

GC  Guanine Cytosine

GM  Genetic modification/Genetically modified

Page 17: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xvii  

GUS  β‐glucuronidase

HDR  Higher Degree Research

Hr(s)  Hour(s) 

H3BO3  Boric acid

H3BO4  Perboric acid

IAA  indole‐3‐acetic acid

IITA  International Institute of Tropical Agriculture

IRM  Insect Resistance Management 

K2HPO4  Dipotassium phosphate 

kb  kilo base 

kbp  kilo basepairs 

kDa  kilo Dalton 

KH2PO4  Monopotassium phosphate 

KI  Potassium iodide 

KNO3  Potassium nitrate 

KOH  Potassium hydroxide 

L  Litre(s) 

LA  Luria Agar

LB  Luria Bertani 

mL  Millilitres

MES  Morpholine‐4‐ethanesulfonic acid

MGL  Mannitol Glutamate Luria

MgSO4  Magnesium sulfate

MgSO4.7H20  Magnesium sulphate heptahydrate 

Min(s)  Minute(s) 

MnCl2  Manganese (II) chloride 

MOPS  (3‐(N‐morpholino) propanesulfonic acid) 

MPB  Maruca Pod Borer 

mRNA  Messenger RNA 

MS  Murashige and Skoog 

MS/MS  Tandem mass spectrometry 

MW  Molecular Weight 

NaCl  Sodium chloride 

NAD  Nicotinamide adenine dinucleotide

Na2EDTA  Disodium ethylenediaminetetraacetic acid

Na2MoO4  Sodium molybdate

Na2MoO4.2H20  Molybdic acid sodium salt dihydrate 

NaOH  Sodium hydroxide

NaSeO3  Sodium selenite

Na2SO4  Sodium sulfate 

NBF(s)  National Biosafety Framework(s) 

NBT  Nitro blue tetrazolium chloride 

NCBI  National Centre for Biotechnology Information 

NH4Cl  Ammonium chloride 

NH4NO3  Ammonium nitrate 

Page 18: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xviii  

NiCl2.6H2O  Nickel (II) chloride hexahydrate

Npt  Neomycin transferase

OD  Optical Density

ORF(s)  Open Reading Frame(s)

PCR  Polymerase chain reaction

pH  Power of hydrogen ion concentration

PI‐PLC  Phosphatidylinositol‐specific phospholipase C

PMSF  Phenylmethanesulfonyl fluoride 

PTGS  Post transcriptional gene silencing 

QTL(s)  Quantitative Trait Loci 

QUT  Queensland University of Technology 

RNA  Ribonucleic acid 

RO  Reverse Osmosis 

RPM  Revolutions per minute 

S  Seconds 

SCSV  Subterranean clover stunt virus 

SDS‐PAGE  Sodium‐dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis 

SOC  Super Optimal broth Catabolite repression

SYBR  N',N'‐dimethyl‐N‐[4‐[(E)‐(3‐methyl‐1,3‐benzothiazol‐2‐ylidene)methyl]‐1‐phenylquinolin‐1‐ium‐2‐yl]‐N‐propylpropane‐1,3‐diamine

TBS  Tris‐buffered saline

TE  Tris EDTA

TES  N‐[Tris(hydroxymethyl)methyl]‐2‐aminoethanesulfonic acid 

TGS  Transcriptional gene silencing 

TobSSU  Tobacco small subunit 

TTBS  Tris‐Buffered Saline and Tween 20 

Vip(s)  Vegetative Insecticidal Protein(s) 

YMB  Yeast Mannitol Broth 

ZnSO4.7H2O  Zinc sulphate, Heptahydrate 

µg  Microgram(s) 

µL  Microlitre(s) 

 

   

Page 19: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xix  

Declaration 

The  work  contained  within  this  thesis  has  not  been  previously  submitted  for  a 

degree  or  diploma  at  any  other  higher  education  institution.    To  the  best  of my 

knowledge  and  belief,  this  thesis  contains  no  material  previously  published  or 

written by another person except where due reference is made. 

 

    Signed:   QUT Verified Signature 

 

    Date:    July 2016 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 20: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xx  

Acknowledgements 

First  I thank  the almighty God  for granting me good health and peace.  I thank Him  for 

taking me this far. 

I  thank my dear  family – my husband Mohammed Bett Soi, my sons Andrew Bett and 

Samuel Bett,  and my  daughter Abigail  Bett,  for  their  unending  support. Dear Abigail, 

thank you  for  realising  that mummy had  to write her  thesis by spending most of your 

time asleep, what a wonderful baby you are. Dear Andrew and Samuel,  thank you  for 

being obedient and  for knowing that mummy had to  finish quickly, hence the reason  I 

could  not  accompany  you  to  the  park  sometimes.  This  kept  mummy  going.  Dear 

Mohammed, thank you for your  love, support, encouragement and prayers. Thanks for 

stepping  in  for me when  I was  in  the  lab.  I will  forever  cherish  this.  I  also  thank my 

parents, Andrew & Rose Michieka and Elijah & Eunice Soi for their constant phone calls, 

prayers and encouragement. I thank Yvette and Yvonne for the endless support.  

I would  like to thank the Australians, particularly their government, for offering me the 

prestigious  AusAID  scholarship  to  pursue my  PhD  studies.  To  the  ILRI/BecA  hub  and 

CSIRO  staff  –  Santie,  Leena,  Segenet,  Jagger,  Rob,  Appolinnaire  and  Bruce  Pengelley 

thank you for paving the way for my success.  

I  would  like  to  appreciate  my  supervisors  Prof.  TJ  Higgins  of  CSIRO  and  Prof.  Rob 

Harding. Dear TJ and dear Rob: First, when I decided to take up the scholarship, I knew 

that I needed an expert in legume (cowpea) technology at CSIRO and, also, I was keen to 

get enrolment at QUT. With the constant communications we had, I was certain that my 

PhD studies would commence, and you therefore made  it possible  for me to  integrate 

into  both  organizations.  Thank  you  for  accepting  me  as  your  student,  for  all  the 

administrative procedures and, for mentoring me. Secondly, when I began my studies, I 

thought  I  knew how  to write. Only  to  realize  that with  your  supervision,  there was  a 

perfect  way  of  doing  it.  Thanks  for  opening my  eyes  by  constantly  guiding me  and 

correcting  the many mistakes  I made  in my  presentations  and  in  the whole writing 

process.  Dear TJ, I used to wonder how I would complete one experiment after another 

without mental  stress,  only  to  realize  that  you  provided  ALL  funds  for my  research 

project.  I  therefore  lacked NOTHING and was able  to accomplish  the objectives of my 

Page 21: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xxi  

work. I am fully indebted to you. Dear Rob, thank you for toiling with me during my last 

days in Australia when I was writing up, by going out of your way to secure a QUT/CTCB 

contribution  to  research  program  scholarship  and  a  HDR  tuition  fee  sponsorship  to 

facilitate my writing. This was very touching and I am indebted to you.   

Dear Steve Hoover, thank you  for the emotional support and overwhelming assistance 

that you gave us towards the end of the scholarship period and thereafter. 

To the cowpea research group – Andy, Steph and Lisa, thank you for making  it happen. 

Dear Andy, when I made up my mind to transform cowpea with a novel Bt gene, I knew 

that I had to employ molecular biology techniques to accomplish this. The truth was that 

I had no idea of how to go about this. But with your simple explanation of how to isolate 

the genes, make several constructs, conduct experiments and come up with a suitable 

construct for cowpea, it became so clear, and I was able to commence my work. Thank 

you also  for orientating me  in  the  lab and  for helping me  familiarise myself with what 

goes where. I am forever grateful.  

Dear Steph, well, what can I say? First, when I was leaving for Canberra (CSIRO) to work 

on cowpea, I was a little bit apprehensive, as I was made to understand that cowpea was 

a  difficult  crop  to  transform,  due  to  its  recalcitrant  nature. But when we  started  the 

transformation experiments, you took me through a simple and straightforward system 

that  I could repeatedly carryout on my own, transforming explants en masse  in a short 

time. Thank you too for sharing your hood with me and for showing me how we reared 

“our bugs”. Secondly,  thank you  for being my big  sister and  confidant  in  the  lab. You 

always  offered  quick  solutions  to  my  many  personal  questions  and  problems.  Your 

encouragement  and  laughter  in  the  lab  kept  me  going  when  and  before  I  carried 

Matilda. I am forever grateful too.  

Dear  Lisa,  thank  you  for  your  support  in  ensuring  that  the  chemicals  and  reagents  I 

required everyday were in stock and within reach. I appreciate.  

To my other friends in the lab, thank you for walking through this journey with me. Dear 

Phil and Vince, thanks for welcoming me into the crèche and for making sure that I was 

never cold  in there. Nayana, Steph B and Rash, thanks for being my sisters and sharing 

Page 22: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xxii  

crazy ideas, laughter that kept us going, and tears of joy both in and out of the lab. I am 

grateful to plant industry lab members ‐ Wendy, Mandy, Jenny, Anna, Kim, Xiaodi, Holly, 

Terese, Maud, Kareena W, Christoph, Samba, Craig W, Wendelin,  John Moore, Dhara, 

Smitha, Sumita, Soma, Hannerlie Botha, the  list  is endless– you all played a role  in one 

way or another to see that  I succeeded  in my research studies were a success.   To the 

lab members at Entomology– Bill  James, Tom Walsh,  Joel and Tek,  thanks  for granting 

me access to the Bt strains and for providing a wonderful place for “my bugs”. To Benard 

Mware  and Betty Namukwaya we  started  this  journey  together  and we have  come  a 

long way. Thanks for your encouragement.  

I would like to express my thanks to those that made me feel at home away from home: 

Dear Leanne Wohoro and Evans Lagudah,  thank you  for connecting me  to  the Kenyan 

community. I thank especially Jane Boke, Flo Muthinja, Willie Bico and their families for 

continuous support by orientating me around Canberra and ensured that I settled well. 

Thanking Abdul Kibet, Emily Sang, Victor Valla, Purity Goj and Benard Mutai, Gladys and 

Ken Omari,  Kristeen  Riungu  and  Charles Njora,  Faith  and  Shallo,  Carmen  and  Joseph 

Kaburu, Jackie and Papy, Norah and Anthony Thompson, Flo and George Kiogora, Milkah 

and Caxton Kirimi, Esther and  Jeff, Susan Chumo,  Joyce Waweru, Andrew and Phibian 

Lang’at,  Irene  and  Pete Wiencke,  Joshua  and  Orpha, Mary  Onsarigo,  Hellen, Mumbi 

Kamau, Maggie  Sikulu,  and many  others.  To Amanda  Jukes  and Maree, Carolyne  and 

John Bourke, Sandi and Brent Chamberlain, Emma and Shane,  Joan and  Ian Campbell, 

Pete and Caren Curtis, thank you for supporting my family while in Canberra.  

I am  indebted to the CCH family. Dear Brian and Mandy Johnstone, Damian and Renee 

Lowes,  Jace  Sargent  and  Jacqui Day, Brendan and Danielle  Jordan,  Swani  and  Sandra, 

Bonnita  and  the  rest  of  the  CCH  family,  I  thank  you  for  your  kindness,  for  your 

understanding and for the enormous support you gave to my family – You rock! 

Dear  Kerubo  (K.B.),  thank  you  for  your  advice  and  prayers  and  for  the  counsel  you 

offered, which prepared me  in advance. Thank you for making me understand that I’ve 

got to do what  I’ve got to do, by helping me with a  formula of how to  juggle with the 

writing up and a newborn – it worked incredibly well. God bless you! 

Page 23: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xxiii  

My sincere thanks go to the then KARI director, Dr. E. Mukisira and Mr. Martin Kivui for 

granting me study  leave. Dear Dr. Mukisira and Martin, when  I sought an extension of 

my  study  leave while  in  Australia,  you  replied my  emails  promptly  amidst  your  busy 

schedules. You were keen to endorse my request and facilitated my extension within the 

shortest  time possible. Thank you  for  this. To Drs. Nang’ayo, Gicheru,  Lusike, Gichuki, 

Soi, Miano and Taracha, I thank you for your support.  

To  my  Aunty  Grace  and  Uncle  Richard,  Musi,  Ohmms,  Kwamboka,  Gedi,  Nyaboe, 

Armeline, Meg,  Joyce,  Emmanuel, Mark,  Kemunto  Arasa,  Sammy  Omwenga,  Efelina 

Boyani, Gina Ouattara, Stella Wafukho, Evans Nyaboga, Maureen Miruka and Jemimah 

Njuki,  I  thank  you  for  your  support  and  the  logistics  that  you  played  in  seeing  that  I 

settled back home well and accomplish my writing – I owe you so much.  

Finally,  I  thank  everyone  else  who  supported  me  in  different  ways  towards  the 

completion of my studies. May the Lord bless you all.  

 

   

Page 24: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

xxiv  

Dedication 

I dedicate this thesis to Abigail Matilda Bett  

 

   

Page 25: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

1  

CHAPTER ONE 

Introduction and Literature review 

1.1  Cowpea 

Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an annual herbaceous savannah species known to 

originate  from  Africa  (Ehlers  and  Hall,  1997;  Padulosi  and  Ng,  1997),  where  it  was 

domesticated  from  its  wild  ancestor  V.  unguiculata  subsp.  unguiculata  var  spontanea 

(Pasquet, 1999).  It  is commonly referred to as the blackeye pea or the pinkeye pea  in the 

United States (Fery, 2002). Cowpea is a food legume grown in many tropical areas of Africa 

and Asia with an annual production of 5 million tonnes from Africa alone, which is the main 

producer  (FAOSTAT, 2012; Timko and Singh, 2008; Andrea et al., 2007). Nigeria and Niger 

are the largest cowpea‐producing countries in Africa with tonnages of 2.5 million and about 

1 million tonnes, respectively (FAOSTAT, 2012). In Africa, cowpea is grown by resource‐poor 

farmers and  is regarded as a woman’s crop  (Murdock et al., 2013; Nkongolo et al., 2009). 

The  crop  is  drought‐tolerant  and  plays  an  important  role  in  the  diets  of many  people  in 

Africa and in other parts of the developing world (Labuschagne et al., 2008; Murdock et al., 

2008). The grain (Fig 1.1) has a protein content of 25 % and is consumed boiled in the form 

of curry,  roasted, deep‐fried as a  snack  (“akara” balls) or ground  into  flour  for bread and 

soup‐making (Singh and Singh, 1992; Andrea et al., 2007). The young leaves and green pods 

are  used  as  a  vegetable  alongside  a  staple  dish  and  are  an  excellent  source  of  essential 

minerals and vitamins  (Singh et al., 2003; Nielsen et al., 1997). Following  the harvest,  the 

cowpea residues (haulms) are cut and dried for use as animal feed.  In the Western part of 

Africa,  improved cowpea varieties are also cultivated for animal feed  (Nielsen et al., 1997; 

Singh et al., 2003). Figure 1.2 shows young cowpea plants growing in the field. 

1.2  Cowpea taxonomy and morphology 

Cowpea  is a dicotyledonous plant belonging  to  the  family  Leguminosae and genus Vigna. 

The genus Vigna comprises seven sub‐genera namely Haydonia, Lasiospron, Macrorhyncha 

(also known as Wajira), Plectotropis, Sigmoidotropis, Ceratotropis and Vigna. The subgenus 

Vigna has the most species (38) among them unguiculata (Tomooka et al., 2011; Pasquet,  

 

Page 26: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

2  

 

 

 

 

 

Fig. 1.1: Cowpea dry seed used as a grain (Photo credit: Carl Davies) 

 

 

 

 

 

 

Page 27: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

3  

2000).  Further,  there  are  11  different  subspecies which  include  baoulensis,  burundiensis, 

letouzeyi,  aduensis,  pawekiae,  alba,  pubescens,  tenuis,  stenophylla,  dekindtiana  and 

unguiculata. The subspecies unguiculata  is annual, comprising four cultivar groups namely, 

sesquipedalis,  biflora,  textilis,  and  unguiculata  (Pasquet,  2000).  Among  the  subspecies, 

variations have been observed on  the growth habit, and  the vegetative and  reproductive 

organs, making  it easy  to classify  them. Wild  (var. spontanea) and cultivated cowpea  (var.  

unguiculata)  belong  to  the  cultivar  group  unguiculata  (Padulosi  and  Ng,  1997;  Pasquet, 

2000; Tomooka et al., 2011).  

1.3  Cowpea cultivation 

Cowpea grows well  in well‐drained sandy  loam soils, thriving at temperatures between 28 

and 30 0C and rainfall between 500 and 1200 mm per year (Fig 1.2). Spraying the field with a 

herbicide  such  as  glyphosate  is  recommended while  preparing  land, which  is  ploughed, 

harrowed and ridges made prior to sowing the seeds. Application of fertilizer,  in particular 

phosphorous, is usually recommended. Harvesting  is done when pods are fully mature and 

dry, and these must be stored appropriately to avoid infestation by storage pests (Dugje et 

al., 2009). 

1.4  Cowpea production constraints 

Although  cowpea  is  considered  to  be  an  important  food  legume,  its  production  is 

constrained by  abiotic and biotic  factors. Biotic  factors  include diseases  and pests, which 

cause considerable economic loss. 

1.4.1  Diseases 

Cowpea diseases are caused by viruses, bacteria and fungi.  Viral diseases can cause serious 

yield  losses in cowpea (Hampton et al., 1997). The crop is susceptible to 12 major diseases 

including  cowpea  stunt  disease,  caused  by  a  dual  interaction  of  cucumber mosaic  virus 

(CMV) and blackeye cowpea mosaic virus (BICMV).  Cowpea plants affected by this disease 

are characterized by leaf distortions, mottles and blisters and it is responsible for significant 

yield  losses.  It  is also a problem  in seed production and germplasm distribution  (Gillaspie, 

2001).  Cowpea yellow mosaic virus (CYMV) infection is characterised by light‐green mottle  

Page 28: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

4  

 

 

 

 

 

 

Fig. 1.2: Cowpea field showing fresh leaf and pods (Photo credit: Jeff Ehlers) 

 

 

 

 

 

Page 29: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

5  

and  leaf  distortion while  BICMV‐infected  plants  exhibit  stunting  and  vein  necrosis.  Both 

diseases are prevalent in Africa and can be responsible for reducing yields by up to 100 % in 

some years (Thottappilly and Rossel, 1992). 

Other  diseases  include  bacterial  pustule  and  cowpea  bacterial  blight  caused  by 

Xanthomonas  campestris  pv.  vignicola  (Burkholder).  These  diseases  can  also  cause  yield 

losses of considerable economic importance. Bacterial blight is reported to reduce yields by 

up  to 71 % of  the cowpea crop  (Okechukwu and Ekpo, 2004). Symptoms shown by plants 

infected with  bacterial  blight  are  necrosis  and  cracked  stems  (Williams,  1975).  Leaf  curl 

disease,  caused  by Mungbean  yellow mosaic  India  virus,  is  characterized  by  severe  leaf 

distortion,  yellow mosaic and  vein  swellings  (Rouhibakhsh and Malathi, 2005). The major 

fungal diseases of cowpea include Anthracnose, Ascochyta blight, Black leaf spot (leaf smut), 

Cercospora  leaf  spot,  and powdery mildew,  among  others  (Emechebe  and  Florini,  1997). 

These diseases can sometimes be responsible for yield reductions between 30 and 50 % of 

grain yield  (Williams, 1975). For  instance, Anthracnose affects the seed resulting  in rotting 

and  seedling mortality  causing  yield  losses  of  up  to  40 % while  Ascochyta  blight  causes 

defoliation and lesions on the stems and pod (Emechebe and Florini, 1997).  

1.4.2  Weeds 

Cowpea  is  a  susceptible  host  to  two  important  parasitic  weeds  namely  Alectra  vogelii 

[Benth.] and Striga gesnerioides [Wild.] Vatke (Visser et al., 1977; Visser et al., 1990; Parker 

and Polniaszek, 1990; Lane et al., 1991; Emechebe and Lagoke, 2002; Boukar and Fatokun, 

2007). Uncontrolled  growth of  these weeds  causes  considerable  yield  losses of economic 

importance  (Boukar and Fatokun, 2007). Upon  infestation of Vigna species, Alectra vogelii 

develops lateral roots that penetrate  into the root of the host causing disarrangement and 

loosening of host  tissue cells  (Visser et al., 1977) while  for Striga,  the  surface of  the host 

roots split causing the roots of the parasite to penetrate  into the endodermis  (Lane et al., 

1991). In other cases, weeds act as sources of virus inoculum. These invasive plants harbor 

viruses  (Begomoviruses)  that  are  transmitted  to  and  infect  cowpea  causing  significant 

losses.  Such weeds  include  Sida  rhombifolia,  Herissantia  crispa, Waltheria  indica  among 

others  (Asssunção  et  al.,  2006). Other weeds  reported  are  the  annual  grasses  and  those 

common  in  cowpea  include  Brachiaria  deflexa  Robyns,  Brachiaria  lata  C.E.  Hubbard, 

Page 30: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

6  

Digitaria  horizontalis  Wild,  goose  grass,  ricegrass  and,  Paspalum.  These  are  capable  of 

causing yield reductions of up to 80 % if uncontrolled (Akobundu, 1982). Other weed species 

have been found  in Asian cowpea fields. These include Trianthema monogyna and Cyperus 

rotundus which have been shown to negatively affect cowpea yields (Chattha, et al., 2007). 

In  Nigeria,  yield  losses  estimated  between  50  %  and  80  %  were  reported  due  to  the 

presence of weed species belonging to the Asteraceae, Euphorbiaceae and Poaceae (Takim 

and Uddin, 2010).  

1.4.3  Insect pests 

Insect pests are generally considered to be the most important threat to cowpea production 

and can lead to significant yield losses if no control measures are used (Jackai, 1995; Ngakou 

et  al.,  2008).  They  attack  every  developmental  stage  of  the  crop  (Murdock  et  al.,  2008). 

Cowpea is a host for a number of insect pests that are classified into storage, pre‐ and post‐

flowering  pests.  These  include weevils,  pod  borers,  flower  bud  thrips,  leaf  beetles,  pod 

suckers, aphids, and leafhoppers (Singh and van Emden, 1979; Singh and Allen, 1979; Jackai 

and Daoust, 1986).   

1.4.3.1 Storage pests 

The cowpea weevil  (Callosobruchus maculatus) and C. chinensis are pests known  to  infest 

cowpea during  storage  (Singh  and Allen,  1979;  Jackai  and Daoust, 1986). C. maculatus  is 

responsible  for  grain  losses of between 30  and 100 %  (Singh and Allen, 1979;  Jackai  and 

Daoust, 1986). The weevil can attack the seed while in the field. The adults lay their eggs on 

the seed surface and  the resulting  larvae penetrate  into  the seed. The adult subsequently 

emerges onto  the  surface  of  the  seed  through  the holes bored  by  the  larvae  (Singh  and 

Allen,  1979).  These  pests  can  be  controlled  by  fumigating  the  grain  with  insecticide, 

application of ash or sand, use of natural plant products such as chillies, peppermint, garlic 

(Tiroesele et al., 2015) and various botanical extracts and essential oils (Balachandra, et al., 

2012).  

1.4.3.2 Pre‐flowering pests 

The cowpea pre‐flowering pests  include aphids,  leafhoppers and  the  foliage beetle  (Singh 

and Allen, 1979). The cowpea aphid  (Aphis craccivora)  is a major pest  in cowpea growing 

Page 31: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

7  

areas. The aphid mostly feeds on the under‐surface of young leaves, stem tissue and pods of 

mature plants causing stunting, leaf distortion, premature defoliation and death of seedlings 

(Singh  and  Allen,  1979).  This  pest  also  plays  a  role  in  transmitting  cowpea  aphid‐borne 

mosaic  virus  (Singh  and  Allen,  1979).  Controlling  the  aphid  is  achieved  though  cultural 

practices, physical, biological and chemical methods (Ofuya, 1997). A few cowpea varieties 

are known to be resistant to the cowpea aphid (Huynh et al., 2015). The leafhoppers attack 

cowpea during the seedling stage. The  leaves  infested by  leafhoppers are characterized by 

discoloration and cupping and there  is subsequent stunted growth (Singh and Allen, 1979). 

Yield losses of up to 40 % have been reported as a result of leafhopper damage (Raman et 

al.,  1978).  The  beetle  (Ootheca mutabilis)  feeds  on  foliage  of  cowpea  seedlings  causing 

defoliation of  leaves.  This pest  is  also  a  vector of  cowpea mosaic  virus  (Singh  and Allen, 

1979).   

1.4.3.3 Post‐flowering pests 

The post‐flowering pests include thrips, flower beetles, the pod sucking bugs and pod borers 

(Singh and Allen, 1979). Thrips (Megalurothrips sjostedti) can cause yield losses of up to 70 

%  if uncontrolled. The damage caused by thrips  is characterized by necrosis and abscission 

of  flowers  and  flower  buds  (Ngakou  et  al.,  2008).  Besides  the  use  of  conventional 

insecticides,  thrips  can  be managed  using  host  plant  resistance  approaches  (Olabi  et  al., 

2003; Olabi et al., 2004). 

1.5  The legume pod borer 

Among  the  post‐flowering  pests,  the  Maruca  pod  borer  (MPB),  Maruca  vitrata,  a 

lepidopteran,  causes  significant  grain  losses  of  up  to  80  %  if  no  control  measures  are 

employed (Jackai, 1995; Singh and van Emden, 1979). It is found within the tropic and sub‐

tropic regions including Northern Australia, East Asia and sub‐Saharan Africa (Margam et al., 

2011). Cowpea infestation occurs at about 21 days after sowing. The adult moths lay single 

eggs  (6  to  about  180  eggs) mostly  on  flower  and  leaf  buds  and  flowers.  The  eggs  are  a 

translucent and shiny light yellow colour and hatch after 5 days. Larval development takes 8 

to 14 days. During this time, the larvae undergo various instar stages (first to fifth). The larva 

has a dark head and is spotted from the thorax onwards, thereby referred to as the spotted 

caterpillar  (Sharma et al., 1999). The  larva  is the destructive stage of this pest,  feeding on 

Page 32: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

8  

flowers, flower buds, peduncles, tender parts and green pods of cowpea as well as several 

other  leguminous crops (Singh and van Emden, 1979; Ba et al., 2009; Fig. 1.3).  In cowpea, 

the  larvae roll and web the  leaves and feed on them. They also web the flowers, buds and 

pods in order to protect themselves from natural enemies and other adverse effects during 

the daytime, and emerge at night on the plant surface (Singh and van Emden, 1979). Upon 

maturity, the larvae migrate underneath the leaves and develop to pre‐pupae, which last for 

2 days. Thereafter, pupation sets  in  lasting between 6 and 11 days after which  the adults 

emerge and  live  for 7 days. Hence the  lifecycle of Maruca takes 27 days on average, with 

optimum temperatures between 22 0C and 28 0C (Sharma, 1998).  

1.6  Justification for transgenic approaches 

Several  approaches  have  been  used  to  address  the  production  constraints  in  cowpea. 

Breeding  for host plant  resistance  is currently  the main way of controlling  the problem of 

pests and diseases. There have been  remarkable efforts  in cowpea collaborative breeding 

programs between Africa and USA towards breeding cowpea varieties for biotic and abiotic 

stress. Breeding for resistance has been successful for bacterial and viral diseases, parasitic 

weeds and insect pests including thrips, aphids and beetles (Hall et al., 1997; Ehlers and Hall, 

1997; Hall et al., 2003). Sources of  resistance  to bacterial diseases were discovered  in  the 

cowpea  genome  and  cowpea  cultivars  resistant  to  bacterial  blight  and  bacterial  pustule 

were developed at the International Institute of Tropical Agriculture (IITA) (Hall et al., 1997).  

Additionally,  genes  for  resistance  to  virus  diseases were  identified  and  cowpea  cultivars 

resistant to cowpea mosaic virus, cowpea aphid‐borne mosaic virus, cucumber mosaic virus 

among others were also developed at IITA (Hall et al., 1997). Genes for resistance to Striga 

have  been  identified  in  the  germplasm  collection  and  used  to  develop  a  Striga‐resistant 

cultivar,  IT90K‐76  released  in  Nigeria  (Hall  et  al.,  1997).  There  has  been  also  success  in 

breeding  cowpea  lines  resistant  to  nematodes  (Meloidogyne  incognita),  (Kirkpatrick  and 

Morelock, 1987; Singh et al., 2002). 

 

 

 

Page 33: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

9  

 

 

Fig. 1.3: Cowpea infestation by Maruca pod borer. (A) Larvae attacking cowpea flower and (B) damaged cowpea pod (Photo Credit: Venu Margam) 

   

Page 34: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

10  

In West Africa,  two  cowpea  cultivars,  ‘Mouride’  and  ‘Melakh’  resistant  to bacterial blight 

and cowpea aphid‐borne mosaic virus were also developed.  ‘Mouride’ has good resistance 

to  several  biotypes  of  the  parasitic  weed  Striga,  while  ‘Melakh’  is  also  resistant  to  the 

cowpea aphid and partially resistant to thrips (Ehlers and Hall, 1997; Hall et al., 2003). These 

cultivars were released and distributed to farmers in the Sahelian region of Africa including 

Ghana (Hall et al., 2003). There has been a very significant effort to breed cowpeas resistant 

to insect pests. Genes for resistance to aphids and thrips have been incorporated into new 

cultivars. Examples include ISRA‐2065, a breeding line with partial resistance to flower thrips 

(Hall  et  al.,  2003)  and  ‘Bettergro  Black‐eye’  developed  in  the  USA  with  a  high  level  of 

resistance  to  the cowpea curculio beetle  (Ehlers and Hall, 1997). Other  lines developed at 

IITA that are resistant to certain aphids such as TVu 86, TVu 801 and TVu 3000 have been 

used  in  national  cowpea  breeding  programmes  for  the  development  of  aphid‐resistant 

cultivars  (Hall  et  al.,  2003).  Although  significant  progress  has  been  made  in  breeding 

cowpeas  with  resistance  to  several  insect  pests,  the  identification  of  germplasm  with 

resistance to pod borer and pod sucking bugs remains a challenge  (Fatokun, 2002). Genes 

conferring resistance to the MPB are present  in the genome of a wild Vigna species, Vigna 

vexillata.  Although  this  seems  encouraging,  V.  unguiculata  and  V.  vexillata  are  sexually 

incompatible  and  hence  crossing  is  not  feasible  (Fatokun,  2002).  Breeding  for  host  plant 

resistance to MPB has therefore not been successful.   

Control  of  insect  pests  in  cowpea  through  the  use  of  insecticidal  sprays  has  been 

spectacularly  successful  (Ajeigbe  and  Singh,  2006;  Kawuki  et  al.,  2005). While  technically 

feasible,  this  approach  is not  viable due  to  the  low  incomes of  small‐holder  farmers  and 

limited knowledge of the use of insecticides. Besides, the use of chemicals on cowpea leaves 

is  not  adopted  as  the  leaves  are  utilized  as  a  vegetable  (Okeyo‐Owuor  et  al.,  1983; 

http://www.aatf‐africa.org/userfiles/CowpeaFAQ.pdf;  Isman,  2010).    Furthermore, 

excessive use of  insecticides can be detrimental  to human health and  the environment,  if 

the  correct  dosage  is  not  used  (Pimentel  et  al.,  1992; Garry,  2004).  As  such,  alternative 

control strategies are needed,  for example biological control using  the entomopathogenic 

Bacillus  thuringiensis  (Bt). MPB  can  be partially  controlled  through  the use  of well‐timed 

insecticidal  sprays  derived  from  microbial  formulations  (Taylor,  1968).  Alternatively, 

Page 35: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

11  

cowpeas  expressing  insecticidal  proteins  derived  from  Bt  genes  through  genetic 

manipulation are in an advanced stage of development (Mohammed et al., 2014).  

1.7  The use of Bacillus thuringiensis as an insect control strategy 

Bacillus thuringiensis (Bt) produces spores which contain  insecticidal proteins, known as δ‐

endotoxins  or  crystal  (Cry)  proteins  (Schnepf  et  al.,  1998;  de Maagd  et  al.,  2003).  The 

ingestion of the Cry proteins by target insects causes the crystalline inclusion to solubilise in 

the  alkaline  condition  of  the  insect  midgut,  thereby  yielding  the  active  protein.  The 

activated protein binds  to  specific  receptors on  the epithelial  cells  in  the midgut,  causing 

pore  formation and disruption of the osmotic balance. The cells  lyse and the  larva starves 

and dies (Whalon and Wingerd, 2003; Fig. 1.4).   

Bt has been used  in  agriculture  to  control  pests  thereby  reducing  the  need  for  chemical 

sprays and sometimes improving crop yields. Bt is an aerobic, gram positive, spore‐forming 

entomopathogenic bacterium belonging  to  the Bacillus  cereus  group.  This bacterium was 

discovered  over  a  century  ago  and  since  then  it  has  been  used  in  agriculture  to  control 

insect pests (Bravo et al., 2005). Bt contains toxins that have been used as biocontrol agents 

in  the  form  of  biopesticides  (Taylor,  1968).  These  commercial  bio‐pesticidal  formulations 

such as Thuricide® Dipel™ and Delfin™ are trade names of products based on Bt var. kurstaki 

and  are  specific  to  lepidopteran  pests  including  Maruca  (Taylor  1968;  Rodgers,  1993; 

Whalon and Wingerd, 2003; Sanchis and Bourguet, 2008; Kaur, 2000; Yule and Srinivasan, 

2013). Other  biopesticides  based  on  recombinant  Bt  strains  and  specific  to  lepidopteran 

insects  include Maatch™ and M‐Peril™ both derived  from Bt  kurstaki  strains  that  contain 

Cry1A/Cry1C  and  Cry1Ac,  respectively,  (Rodgers,  1993;  Kaur,  2000).  Potential  benefits  of 

these biopesticides include their low risk to the environment and health. They are applied in 

small  doses  and  they  readily  decompose  resulting  in  minimal  environmental  pollution 

(Thakore, 2006).   

 

 

 

Page 36: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

12  

 

 

Fig. 1.4:  Mode of action of Bt crystal toxins (Watkins et al., 2011) 

 

 

Page 37: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

13  

1.7.1  Bt insecticidal proteins 

1.7.1.1 Crystal (Cry) proteins 

Different Cry proteins have proven to be toxic to different insects and can be highly specific 

(van  Frankenhuyzen,  2009).  Based  on  their  specificity  to  different  insect  orders,  the  Cry 

proteins have been divided  into  four major  classes  (Cry1  to Cry4) which are  Lepidoptera‐

specific,  Lepidoptera‐  and  Diptera‐specific,  Coleoptera‐specific  and  Diptera‐specific, 

respectively.  These  Cry  protein  classes  are  encoded  by  cry1,  cry2,  cry3  and  cry4  genes, 

respectively  (Hofte and Whiteley, 1989; Crickmore et al., 1998; van Frankenhuyzen, 2009). 

Within  the  classes,  the  Cry  proteins  are  ranked  based  on  their  amino  acid  identity,  and 

further assigned unique names comprising an uppercase and a lowercase letter (eg. Cry1Ac) 

based on their sequence identities (Crickmore et al., 1998; Crickmore et al., 2012).   

1.7.1.2 Vegetative insecticidal proteins (Vips) 

The Vips are an additional family of proteins which are synthesized by Bt, in this case during 

the vegetative growth phase  (Estruch et al., 1996). The Vips bear no amino acid sequence 

similarity to Cry proteins (Estruch et al., 1996) and have different mechanisms of action (Lee 

et al., 2003). Upon  ingestion by  insects, Vips are solubilised by gut proteases that activate 

the protein.  The  activated Vip  then  interacts with  specific  receptors  found  in  the midgut 

epithelial  tissue.  This  leads  to  formation  of  pores  and  the  rupture  of  the  epithelial  cells, 

resulting  in cell death  (Singh et al., 2010). Symptoms develop within a period of 48  to 72 

hours following the ingestion of Vip3 toxins (Yu et al., 1997). Vips exhibit insecticidal activity 

towards  a  range  of  lepidopteran  (Estruch  et  al.,  1996)  and  coleopteran  insects  (Warren, 

1997) and are classified  into three different groups, Vip1, Vip2 and Vip3. This classification 

was proposed by the Bacillus thuringiensis toxin nomenclature committee (Crickmore et al., 

2012).  Figure  1.5  is  a  dendrogram  based  on  amino  acid  sequence,  illustrating  the 

relatedness  of  the  Vip  toxins  believed  to  share  a  common  three‐domain  structure 

(Crickmore  et  al.,  2012).  Although  the  sequence  of  Vip4  protein  has  been  released  to 

GenBank  (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/328833560),  there  is no publicly available 

information on the host range of Vip4. 

 

Page 38: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

14  

 

 

Fig. 1.5: Classification of vegetative insecticidal proteins believed to share a common three domain structure.  Source: http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/ 

 

 

 

Page 39: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

15  

The  Vip1  and  Vip2  proteins  are  active  against  certain  Coleoptera  (Warren,  1997)  and 

Homoptera (Yu et al., 2011b). Vip1 and Vip2 form a binary toxin of the A‐B type where Vip2 

is the cytotoxic A‐domain for enzymatic reaction and Vip1 contains the receptor‐binding B‐

domain (de Maagd, et al., 2003). The mechanism of action of the binary toxins involves the 

binding of Vip1 protein  to  specific  receptors  in  the midgut  cells of  the  susceptible  insect. 

This forms a channel that provides a pathway for Vip2 to pass through the pore and into the 

cytoplasm  of  the  target  cells.  Based  on  its  homology  to  ADP‐ribosyltransferases,  Vip2 

modifies  actin  inhibiting  its  polymerization,  thereby  disrupting  the  integrity  of  the 

cytoskeleton (Leuber et al., 2006; Aktories et al., 2011) which leads to death. 

The Vip3 toxins are active against some Lepidoptera (Estruch et al., 1996) and have become 

an  important class of insecticidal proteins because of their  insecticidal spectrum within the 

Lepidopteran pests (Lee et al. 2003; Liu et al., 2007). There are more than 70 different vip3 

gene  sequences  in  the  Crickmore  database 

(http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/vip.html).   

The Vip3 proteins are classified into 3 families, namely 3A, 3B and 3C, and further grouped 

into eight 3A sub‐families (Vip3Aa to Ah), two 3B sub‐families (Vip3Ba and Bb) and one 3C 

sub‐family (Vip3Ca) based on their DNA sequence similarities (Crickmore et al., 2012). Gene 

products of  the  vip3A  family  such  as  vip3Aa19 have been  shown  to be  toxic  to  the beet 

armyworm  (Spodoptera  exigua),  cotton  bollworm  (Helicoverpa  armigera)  and  the 

diamondback moth (Plutella xylostella) (Liu et al., 2007) while vip3Bb2  is active against the 

Australian bollworm (Helicoverpa punctigera) (Beard et al., 2008).  

1.7.2  Bt transgenic crops  

Bt  genes  have  been  used  to  develop  transgenic  crops  expressing  insecticidal  proteins 

(Shelton et al., 2002). Nearly 30 million hectares of Bt crops were grown globally in 2014 and 

the area continues to grow (James, 2014). Bt genes have been transferred to and expressed 

in major crops  including corn, cotton, soybean, canola among others to provide host plant 

resistance against major insect pests. Several of these Bt crops have been commercialized in 

both developing and developed countries (James, 2014; Qaim and Kouser, 2013).   

Page 40: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

16  

Bt  cotton  expressing  Cry1Ac  insecticidal  protein  against  Helicoverpa  (Lepidoptera)  was 

among the first transgenic crops to be developed and commercialized. It was available in the 

market  as  BollGard®  (USA)  or  INGARD®  (Australia)  and  provided  control  of  the  pest, 

resulting  in  reduced  insecticide  use  (Fitt,  2003; 

https://www.icac.org/cotton_info/tis/biotech/documents/recorderdocs/december_03.pdf 

Fitt, 2008) and  sometimes an  increase  in yield depending on  the  farming practice. The Bt 

cotton was  also  commercialized  and  adopted by  farmers  in developing  countries  such as 

South Africa, which realized yields nearly double those of conventional cotton (Toenniessen, 

et  al.,  2003;  Qaim  and  Kouser,  2013).  Other  transgenic  Bt  crops  developed  with  insect 

resistance  traits  are  vegetables  including  Bt  broccoli  and  Bt  eggplant/aubergine,  both 

expressing Cry1Ac protein targeting lepidopteran pests particularly Plutella xylostella. The Bt 

eggplant  was  developed  in  India,  where  it  is  known  as  Bt  brinjal  and  was  first 

commercialized  in Bangladesh  in 2014.  It  is  likely to be commercialized  in India  in the near 

future (James, 2014).   

1.7.3  Insect Resistance Management 

Despite the dramatic achievements of these Bt crops, there is a concern that natural insect 

resistance  to Bt  crops will develop over  time  (Gould,  1998;  Sumerford  et  al.,  2013).  In  a 

laboratory‐based  study  (Akhurst  et  al.,  2003),  the  BX  strain  of  the  cotton  bollworm, 

Helicoverpa  armigera  (Hubner),  fed  on  an  artificial  diet  containing  various  Cry  toxins 

including Cry1Ac, Cry1Ab, and Cry2Ab  for several generations, developed resistance which 

allowed  the  lepidopteran pest  to  survive on  transgenic  cotton expressing Cry1Ac protein. 

Another lab‐based experiment showed that two strains (Loxahatchee and Cry1C‐Sel) of the 

diamondback  moth  (Plutella  xylostella),  developed  resistance  to  Cry1Ac  and  Cry1C, 

respectively. They were able to survive and complete larval development on two transgenic 

Bt broccoli expressing Cry1Ac and Cry1C, respectively (Tabashnik et al., 2003). Resistance to 

a  commercial  Bt‐transgenic  cotton  cultivar  expressing  Cry1Ac was  also  demonstrated  for 

two laboratory‐derived strains of the pink bollworm, Pectinophora gossypiella (Tabashnik et 

al., 2002).   

Incidences of field‐evolved insect resistance to Bt crops carrying a single cry gene have been 

reported.  In  the United  States,  Tabashnik  et  al.  (2008) monitored  fields  of  Bt  transgenic 

Page 41: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

17  

cotton producing Cry1Ac  toxin. Data  collected over  a 2‐year period  showed  field‐evolved 

resistance  in  one  (Helicoverpa  zea)  out  of  five  Lepidopteran  pests.  Alvi  et  al.  (2012) 

investigated  the  resistance  of H.  armigera  to Cry1Ac Bt‐cotton  in  Pakistan.  They  showed 

that  field‐collected  populations  of  H.  armigera  survived  on  Bt  cotton  and  resistance  to 

Cry1Ac  increased significantly after six generations of selection  in the  lab.  In  India, Dhurua 

and Gujar (2011) sampled a population of pink bollworm from non‐Bt cotton fields and used 

it to demonstrate field‐evolved resistance to Bt cotton expressing a single Bt toxin (Cry1Ac). 

There was a high incidence and survival of the pest where Bt cotton had been cultivated for 

several years. Ferre et al.  (1991) obtained a  field population of diamondback moth  larvae 

and exposed them to five different Bt crystal proteins. The surviving larvae were resistant to 

the Cry1Ab toxin and appeared to have lost the ability to bind the toxin (Ferre et al., 1991).  

The above cases present evidence that insect resistance to Bt crops can develop in the field. 

One way of addressing the development of resistance to Bt toxins  is to use more than one 

Bt  gene  (gene pyramiding)  to develop  a  crop  variety  expressing  two or more  insecticidal 

proteins with different mechanisms of action  (Roush, 1998; Bates et al., 2005). Laboratory 

bioassays were carried out by Stewart et al.  (2001)  to compare  the  toxicity of single‐ and 

dual‐toxin Bt cotton cultivars expressing Cry1Ac alone and Cry1Ac and Cry2Ab, respectively. 

Fresh tissues were fed to  larvae of three  lepidopteran pests namely tobacco budworm, fall 

and beet  armyworm.  The  larvae of  the  three pests were more  susceptible  to  leaves  and 

flowers of the dual toxin Bt cotton than the single‐Bt cotton or non‐Bt cotton cultivars. Cao 

et  al.  (2002)  pyramided  cry1Ac  and  cry1C  genes  in  broccoli  by  sexually  crossing  plants 

containing  the  two  cry genes. They obtained a  cry1Ac +  cry1C hybrid expressing both  cry 

proteins.  When  the  leaves  of  this  hybrid  were  fed  to  two  different  populations  of 

diamondback moths (one was Cry1A‐resistant and the other was Cry1C‐resistant) there was 

high mortality to both diamondback moth populations. In other reports, a population of H. 

armigera  (strain  SP15)  was  shown  to  be  resistant  to  Cry2Ab  toxin  in  laboratory  assays 

(Mahon  et  al.,  2007).  When  the  SP15  strain  was  tested  using  leaves  of  a  pyramided 

transgenic  Bt  cotton  expressing  both  Cry1Ac  and  Cry2Ab  it  proved  to  be  susceptible  to 

Cry1Ac, the additional toxin found  in this dual‐Bt cotton cultivar (Mahon et al., 2007). This 

demonstrates the efficacy of stacking two different cry genes in one transgenic crop.    

Page 42: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

18  

In addition to the use of twin cry proteins, a Vip protein has been utilized to complement 

one or more cry proteins for insect resistance management. Several Bt pyramided corn lines 

developed using a combination of cry genes and a vip gene were tested for their efficacy in 

the  control  of  the  fall  armyworm  (S.  frugiperda),  an  important  pest  of  corn.  These  Bt 

pyramids  included  the  Genuity®VT  Double  Pro™  producing  Cry1A.105  and  Cry2Ab2  and 

commercialized in USA. A field population of S. frugiperda was confirmed to be resistant to 

Cry1F  protein  (Huang  et  al.,  2014;  Niu  et  al.,  2014)  and  Cry1Ab  (Yang  et  al.,  2013).  In 

greenhouse  trials  the  resistant populations  caused as much damage  to  the  leaves of  two 

single‐Bt  corn  hybrids with  Cry1F  and  Cry1Ab,  respectively,  as  occurred  on  non‐Bt  corn 

leaves. However, the insect populations did not survive on the pyramided Bt corn (Niu et al., 

2014).  VipCot™  is  a  cotton  cultivar  developed  by  stacking  Vip3A with  Cry1Ab  to  control 

major lepidopteran cotton pests. Adamczyk and Mahaffey (2008) demonstrated the efficacy 

of Vip3A, Cry1Ab or a combination of these two proteins on four lepidopteran pests (fall and 

beet armyworms, bollworms and tobacco budworms). In 2004, cotton containing Vip3A had 

less tobacco budworms after 5 days in leaf and floral bioassays when compared to non‐GM 

cotton. The  larval weights of the  four pests were significantly  less than the  larvae on non‐

GM cotton.  In 2005, cotton  lines stacked with Cry1Ab + Vip3A  traits caused a significantly 

higher mortality  in  fall and beet armyworms and the bollworms, than cotton with  just the 

Vip3A  trait.  A  similar  scenario was  observed  by  Bommireddy  and  Leonard  (2008) when 

testing the survival of two  lepidopteran cotton pests  (H. zea and H. virescens) on a cotton 

line having both Cry and Vip traits (VipCot). Survival levels as low as 1 % were observed on 

H.  zea  after  96  hours  of  exposure  to  terminal  leaves  and  reproductive  parts,  when 

compared  to  conventional  cotton.  In H.  virescens,  survival was 4 % and 2 %  following 96 

hours exposure on terminal  leaves and reproductive parts, respectively. Kurtz et al. (2007) 

and  Palekar  et  al.  (2011)  confirmed  this  high mortality when  bioassays were  carried  out 

using neonate and fourth  instar  larvae of H. zea or H. virescens on  lyophilized tissues or  in 

VipCot fields artificially infested with the pests. In both cases, larval mortality in H. zea or H. 

virescens ranged between 97 and 100 %. Stacking genes with different modes of action can 

therefore  offer  a  possible  solution  to  control  resistant  pests  and  reduce  the  chances  of 

developing insects resistant to Bt proteins. Furthermore, transgenic rice expressing a fusion 

protein  (Cry1Ab/Vip3Ah)  caused  100 % mortality  (in  all developmental  stages  of  the  rice 

plants) to the Asiatic rice borer (C. suppressalis) in a 7‐day bioassay (Chen et al., 2010). 

Page 43: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

19  

Several studies have shown that Maruca is susceptible to Bt insecticidal proteins (cry toxins) 

either  incorporated  in  artificial  diets  (Srinivasan,  2008)  or  in  a  Bt  cowpea  containing  a 

cry1Ab gene in the field (Higgins et al., 2012; Mohammed et al., 2014). As discussed above 

for other pests,  there  is  a  chance  that MPB will develop  resistance  to  the  single‐gene Bt 

cowpea. To avoid this or at  least greatly delay the development of resistance, the addition 

of a second Bt (vip) gene to complement the cry1Ab gene seems prudent. However,  it was 

unknown whether Vips were toxic to MPB.  

1.8  Research Hypothesis 

The Vips of Bt are a  class of  insecticidal proteins  currently being utilized  commercially  to 

complement  the  Cry1  and  2  δ‐endotoxins  in  corn  and  cotton  (Whitehouse  et  al.,  2007; 

Castagnola  and  Jurat‐Fuentes,  2012).  Vip  proteins  bind  to  different  target  sites  than  Cry 

proteins  in  several  tested Lepidopteran  species. Since combining  two or more  insecticidal 

genes  into one crop variety reduces the risk of  insect resistance  in Bt crops,  it  is envisaged 

that  Vip  proteins  could  be  used  together  with  Cry  proteins  for  Insect  Resistance 

Management (IRM) in cowpea. The hypothesis therefore states that the vip gene encodes a 

toxin with  insecticidal activity against the Maruca pod borer. Thus,  in the  longterm,  insect 

resistance  in  cowpea will be better managed by using a  combination of a  cry1  and  a  vip 

gene. 

1.9  Research Objectives 

This study sought  to  identify suitable vip gene(s)  in Bt  that will provide resistance  to MPB 

and  thus complement  the Cry1Ab‐transgenic cowpea already developed. The main aim of 

the research therefore was to develop a Bt cowpea carrying a vip gene. This was achieved 

through the following objectives: 

1. Screen  Bt  strains  for  genes  encoding  Vip  toxins  expected  to  be  active  against 

Lepidoptera 

2. Overexpress selected Vip toxins in Escherichia coli  

3. Conduct insect bioassays using MPB larvae on single Vip toxins 

4. Re‐construct a vip gene for cowpea transformation 

5. Transform cowpea with the re‐constructed vip gene. 

Page 44: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

20  

6. Regenerate and characterize transgenic plants 

7. Conduct  insect  feeding  studies  on  transgenic  cowpea  using  Maruca  larvae  to 

determine resistance 

 

2.0  Expected output 

From  this work,  it was  expected  that  a  vip‐transgenic  cowpea  line  resistant  to  the MPB 

would be developed. In due course, this trait could be introgressed by cowpea breeders into 

existing  Bt  cowpea  lines  carrying  a  cry1Ab  gene.  This  approach would  avoid,  or  at  least 

greatly delay, the resistance of Maruca to Bt toxins thus providing an enhanced strategy to 

manage insect resistance in this important food legume.  

   

Page 45: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

21  

CHAPTER TWO 

General Materials and Methods 

2.1  Preparation of bacterial cultures  

2.1.1  Bacillus thuringiensis (Bt) cultures 

To establish Bt cultures, Luria agar (LA) medium consisting of tryptone (10 g/L), NaCl (5 g/L), 

yeast extract  (5 g/L) and bacteriological agar  (15 g/L) was poured  into  sterile Petri dishes 

and allowed to cool. Luria Broth (LB) was prepared using the above ingredients but without 

agar.  The  medium  was  inoculated  with  bacteria  using  the  dilution  streak  method  and 

incubated overnight at 28 0C. For each strain, a single bacterial colony was picked and used 

to inoculate 5 mL of LB in sterile test tubes. The bacterial cultures were incubated overnight 

at 28  0C on a shaker at 230 revolutions per min  (rpm). To archive  the Bt strains, a 500 μL 

aliquot of the bacterial culture was added to a 1.5 mL tube containing 500 μL of sterile 30% 

glycerol. The tubes were shaken gently and allowed to stand for 1 h at room temperature. 

They were stored in a ‐800C freezer. 

2.1.2  Preparation of Mannitol Glutamate Luria (MGL) culture medium for Agrobacterium 

tumefaciens 

To make 1 L of MGL medium, the  ingredients  in Table 2.1 were mixed thoroughly  in about 

800 mL  of  sterile  RO water.  The  pH was  adjusted  to  7  using  1N NaOH  and  the  volume 

adjusted  to 1 L. The solution was dispensed  into 100 mL bottles and autoclaved. For MGL 

plates, 15 g of Bacto Agar was added to 1 L of medium prior to autoclaving. 

Table 2.1: Ingredients for bacterial MGL medium 

Chemicals  Quantities to make 1L medium 

Mannitol  5.0 g L‐glutamic acid  1.0 g  KH2PO4  0.25 g   NaCl  0.1 g  MgSO4.7H2O  0.1 g   Tryptone  5.0 g   Yeast extract  2.5 g  Biotin (from 0.1 mg/mL stock)  10 µL   

Page 46: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

22  

2.2  Isolation of bacterial DNA  

2.2.1  Isolation of genomic DNA from Bacillus thuringiensis 

The Bacterial Genomic DNA isolation kit from Sigma‐Aldrich (St. Louis, MO 63103, USA) was 

used to extract DNA from bacterial cultures. The following modifications were made to the 

manufacturer’s  instructions:  A  final  volume  of  200  µL  lysozyme  solution  was  prepared 

foreach  DNA  isolation  and  used  to  suspend  the  bacterial  cells.  A  volume  of  20  µL  of 

Proteinase K solution was added to the sample followed by 200 µL of Lysis Solution C. A 500 

µL volume of column preparation  solution was added  to each GenElute Miniprep Binding 

Column. The lysate was centrifuged for 12000 g for 5 min. For the first wash, 500 µL of wash 

solution was added and centrifuged  for 1 min at 12000 g. For the second wash, 500 µL of 

wash  solution  concentrate was  added.  For  DNA  elution,  200  µL  of  elution  solution was 

added and the column was centrifuged for 1 min at 6500 g. The eluted DNA was stored at 4 

0C for further analysis such as PCR. 

2.2.2  Isolation of plasmid DNA from Escherichia coli and Agrobacterium tumefaciens 

A single colony of E. coli was grown in 10 mL of LB medium with selection overnight at 37 0C. 

Unless otherwise stated, plasmid DNA was isolated from the bacterial culture following the 

protocol  described  in  the Bioline  (Alexandria, NSW  1435 Australia)  Plasmid Mini  Kit.  The 

preparation of reagents and isolation procedures followed the manufacturer’s instructions.   

Plasmid  DNA  was  isolated  from  Agrobacterium  cultures  using  the  Bioline  kit  described 

above.  

2.3  Purification of PCR products 

Unless  otherwise  stated,  the  purification  of  PCR  products was  carried  out  following  the 

QIAquick Gel Extraction Kit protocol (Qiagen 2010).   

2.4  Cloning of vip genes  

Cloning of vip genes was carried out  following  the procedures previously described  in  the 

Expresso™ T7 Cloning  and  Expression  System  (Lucigen Corporation, Middleton, WI 53562 

USA) and/or the Gibson assembly method (Gibson et al., 2009; Gibson, 2011). In both cases, 

Page 47: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

23  

primers  designed  to  be  compatible with  the  expression  vector were  used  to  amplify  the 

coding regions of the vip genes. 

2.4.1  Expresso™ T7 Cloning and Expression System  

The PCR products were purified and mixed with the pETite vector for direct transformation 

into  E.  coli  strain  10G.  Cells  were  cultured  on  LB  plates  containing  30 mg/L  kanamycin 

overnight at 37 0C at 250 rpm.  To confirm the presence of the insert and expression vector, 

plasmid DNA was  isolated (as described  in section 2.2.2) and either used as a template for 

PCR or for restriction mapping. Subsequently, plasmid DNA of the positive clones was used 

to transform E. coli strain BL21 for protein expression following the instructions supplied in 

the Expresso™ T7 Cloning and Expression System. The transformed colonies were selected 

on LB plates containing kanamycin and a single colony was grown in LB at 37 0C on a shaker 

(250 rpm).  

2.4.2  The Gibson assembly method of DNA cloning 

Gibson assembly is a method of joining two or more DNA fragments (also known as bricks) 

without  the  use  of  restriction  enzymes.  The  bricks  are  joined  by  their  overlapping  end 

sequences of  approximately 40 bp  in  a PCR  reaction with  the  aid of  three enzymes –  an 

exonuclease, DNA polymerase  and DNA  ligase. The exonuclease  creates  a 3’ overhang  to 

facilitate joining the bricks complementary to each other on one end, DNA polymerase fills 

gaps  within  the  joined  bricks  and  DNA  ligase  seals  the  nicks  of  the  joined  bricks 

(https://www.addgene.org/plasmid‐protocols/gibson‐assembly/).  

Forward  and  reverse  primers  were  designed  for  the  DNA  bricks  (8  kbp  or  less)  to  be 

assembled. For PCR amplification, 1 µL of forward primer (10 µM stock), 1 µL reverse primer 

(10 µM), 10 µL 5x Phusion High Fidelity Buffer, 1 µL dNTPs (10 mM), 0.5 µL template DNA, 

0.5 µL Phusion DNA polymerase  (2 U/µL) and 36 µL nuclease‐free water were mixed  in a 

single reaction tube. The PCR cycling conditions were 98 0C for 30 s, 30 cycles of 98 0C for 10 

s, 65 0C for 20 s and 72 0C for 1 min and 30 s, a final extension of 72 0C for 5 min and hold at 

4  0C. The products were  separated by electrophoresis  through a 1 % agarose gel and  the 

selected DNA bands were purified as  in section 2.3. To carry out  the assembly  reaction, a 

total of 5 µL of DNA was added to 15 µL aliquot of 1.33x Gibson Master Mix stock [100 µL of 

Page 48: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

24  

5X isothermal buffer, 2 µL T5 exonuclease (1.0 U/µL), 6.25 µL Phusion DNA pol (2U/µL), 50 

µL Taq DNA ligase (40 U/µL) and 216.75 µL water to make up to 375 µL final volume]. The 5 

X  isothermal buffer comprised 25 % polyethylene glycol  (PEG)‐8000; 500 mM Tris‐HCL pH 

7.5; 50 mM dithiothreitol (DTT), 1 mM dATP, 1 mM dTTP, 1 Mm dCTP, 1 mM dGTP, 5 mM 

dGTP, 5 mM nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). For each brick, 10 to 100 ng of DNA 

was added and the reaction incubated at 50 0 C for 1 h. E. coli cells were transformed with 1 

µL of the assembly reaction without purification and  incubated at 37 0 C. Plasmid DNA was 

extracted from E. coli following procedures in section 2.2.2 and the construct was confirmed 

by restriction mapping. 

2.5  Sequencing of vip3 genes cloned in E. coli 

Plasmid DNA (150 – 300 ng) extracted from E. coli was used as a template for sequencing.  

For  one  reaction,  an  aliquot  of  1  µL  of  Big  Dye®  Terminator  (Applied  Biosystems  Cat  # 

4337454) containing Taq DNA polymerase, standard dNTPs and  labelled ddNTPs, 3.5 µL 5x 

sequencing  buffer  (Applied  Biosystems  Cat  #  4305605)  optimized  for  use with  Big  Dye® 

Terminator, 3.2 pmol of primer  (0.3 µL of 10 pmol/ µL stock) and MilliQ water  to make a 

final volume of 20 µL. Each sequencing reaction was replicated three times. The PCR cycles 

were as follows: 96 0C for 1 min, and 25 cycles of 96 0C for 10 s, 50 0C for 5 s and 60 0C for 4 

min. To purify the PCR products, each reaction was transferred to a 1.5 mL Eppendorf tube.  

An aliquot of 5 µL of 125 mM EDTA, 60 µL of 100 % cold ethanol was added to 20 µL of the 

PCR  reaction and mixed well. The sample was  incubated at  room  temperature  for 15 min 

then centrifuged at 12000 g for 10 min. The supernatant was discarded and 60 µL of 70 % 

ethanol was  added,  centrifuged  at 12000 g  for 5 min  and  the  supernatant  removed. The 

pellet was dried in a Speedivac for 5 min.   

2.6  Preparation of electrocompetent Agrobacterium (AGL1) cells 

Sterile YMB medium  (Table 2.2) was prepared and 100 mL of this  inoculated  (in a 500 mL 

flask) with a loop of AGL1 cells and grown at 28 0 C until the OD600 reached between 0.7 and 

1.0. The culture was placed in the cold room for 30 min and centrifuged at 4000 g for 15 min 

at 4  0C. The supernatant was discarded and pellet resuspended gently with 35 mL of cold 

sterile MilliQ water in an ice bucket on an orbital shaker. The cells were centrifuged again at 

4000 g for 15 min at 4 0 C using a swing‐out rotor. The supernatant was discarded and pellet 

Page 49: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

25  

gently resuspended  in 5 mL of cold sterile 10 % glycerol solution. Aliquots of 40 µL of cells 

were dispensed into sterile 1.5 mL Eppendorf tubes, frozen in liquid nitrogen and stored at ‐

80 0C. 

Table 2.2: Ingredients for YMB medium 

Chemicals  Quantity to make 1 L 

Yeast extract  400 mg Mannitol  10 gNaCl  100 mg MgSO4.7H2O  200 mg K2HPO4  200 mg   Yeast extract  2.5 g  

 

2.7  Transformation of Agrobacterium tumefaciens (AGL1) cells 

An aliquot  (40 µL) of AGL1 cells  (see section 2.6) was  thawed on  ice and added  to a pre‐

chilled 1.5 mL eppendorf tube. An aliquot of 2 µL of DNA was added and stirred gently with 

a pipette tip. The mixture was allowed to stand  in  ice  for 2 min and then transferred  to a 

chilled electroporation cuvette (2 mm gap) and subjected to a pulse of 2.5 kV. The cuvette 

was returned to ice and 1 mL of chilled SOC medium added. This mixture was transferred to 

a  sterile eppendorf  tube and  incubated on a  shaker at 28 0C and 100  rpm  for 90 min. An 

aliquot of 100 µL was plated on MGL medium with 0.2 mg/L Rifampicin, other appropriate 

antibiotics for selection. The cultures were grown at 28 0C for 2 days. Single colonies were 

selected and grown in 10 mL of liquid MGL medium with appropriate antibiotics for 2 days. 

An aliquot (500 µL) was stored as a glycerol stock and the remainder used to  isolate DNA. 

The DNA was used to confirm the construct by restriction mapping. 

2.8  Transformation of E. coli cells 

Transformation of competent E. coli cells with the plasmid containing the genes of interest 

was conducted using the High Efficiency Transformation protocol (C2987) described by the 

New England Biolabs (UK). Briefly, a tube of E. coli DH5α cells was thawed on ice for 10 min 

and 100 ng of plasmid DNA added. The cells were mixed with the DNA by flicking the tube 4‐

5 times and incubated on ice for 30 min. The cells were heat‐shocked at 42 0C for 30 s and 

immediately  placed  on  ice  for  5  min.  An  aliquot  of  950  µL  of  SOC  medium  (room 

Page 50: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

26  

temperature) was added and cells  incubated at 37 0 C for 1 h with vigorous rotation at 250 

rpm. Cells were mixed thoroughly by inverting the tube and diluted in several 10‐fold serial 

dilutions in SOC medium. Aliquots of 50 to 100 µL of each dilution were spread onto warm 

(37 0C) LB plates with selection agent and incubated overnight at 37 0C. 

2.9  Protein expression and analysis 

Protein was extracted from bacterial cultures as described by Studier (2005) as summarized 

in Fig. 2.1. E. coli BL21 transformed with vip3 genes or cry2Aa was grown overnight at 37 0C. 

Single  colonies were  grown  in  2 mL  of  LB  overnight  on  a  shaker  (250  rpm)  at  37  0C. An 

aliquot  (500 µL) was used  to  inoculate 100 mL of auto‐induction medium  (Tables 2.3 and 

2.4) containing 30 mg/L kanamycin and incubated overnight at 37 0C with vigorous shaking 

at 255 rpm. At an OD of 4 to 10, the cells were centrifuged at 4000 g for 10 min at 4 0 C and 

the supernatant discarded. A volume of 20 mL of a Tris‐buffered protein extraction reagent, 

BugBuster™  (Novagen®) and 200 µL of  lysozyme  (10 mg/mL) was added  to  the pellet and 

incubated at room temperature on an orbital shaker (60 rpm) for 2 h. An aliquot of 20 µL of 

DNase 1 solution (2000 U/mL) was added to the lysed suspension, incubated at 37 0 C for 15 

min  and  centrifuged  at  8000  g  for  30 min  at 4  0C  and  the  supernatant  (soluble  fraction) 

stored on ice. The pellet was re‐suspended with 10 mL of protein extraction reagent, 200 µL 

of  lysozyme  (10  mg/mL)  added  and  incubated  at  room  temperature  for  15  min.  The 

suspension was centrifuged at 6000 g for 15 min at 4 0C insoluble fraction stored on ice. To 

wash the pellet, 10 mL of 1 in 10 diluted protein extraction reagent was added to the pellet, 

vortexed  and  centrifuged  at 6000  g, 4  0C  for 15 min and  the  supernatant was discarded. 

These washing steps were repeated 3 times with the last centrifugation at 8000 g for 15 min 

at 4 0 C. The pellet was suspended in 2 mL of distilled water. An aliquot of 25 µL of SDS gel‐

loading buffer was added to 100 µL of the resulting suspension and solubilized by boiling for 

5 min. The protein concentrations were determined by Bradford (1976) assay and samples 

were prepared  for  sodium dodecyl  sulfate‐polyacrylamide  gel electrophoresis  (SDS‐PAGE) 

analysis by the addition of SDS gel loading buffer (422 mM Tris HCl, 563 mM Tris base, 0.8 % 

lauryl dodecyl sulfate, 1.6 mM EDTA, 0.2 mM DTT). The 10 % Bis‐Tris precast NuPage gels 

were  obtained  from  Life  Technologies  (Mulgrave,  Victoria  3170  Australia),  samples were 

loaded  (30 µg of protein per  lane) and  the samples electrophoresed at 100 V  for 90 min. 

Page 51: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

27  

Protein  from an untransformed E. coli  (BL21) was used as a negative control while E. coli 

transformed with cry2Aa was used as a positive control (Srinivasan 2008).   

 

Table 2.3: Ingredients for Auto‐induction medium, pH 6.9 (for 500 mL) 

Chemicals  Final concentration 

NZ‐Amine  1 % Na2HPO4  25 mMNH4Cl  50 mM MgSO4  2 mM K2HPO4  25 mM  Yeast extract  0.5 %  Na2SO4  5 mM Glycerol  0.5 % Glucose  0.05 %α‐lactose monohydrate  0.2 % 1000 X Trace minerals (Table 2.4) 0.2 X

 

 

 

Table 2.4:  Constituents of 1000 X Trace minerals (for 500 mL) 

Chemicals  Final concentration 

FeCl3 60% solution  50 mM CaCl2.2H20  20 mMMnCl2  10 mM ZnSO4.7H20  10 mMCoCl2.6H20  2 mM CuCl2.2H20  2 mMNiCl2.6H20  2 mM Na2MoO4.2H20  2 mMNaSeO3  2 mM H3BO4 or H3BO3  2 mM  

 

 

Page 52: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

28  

 

Fig. 2.1:  Protein extraction flow chart 

Page 53: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

29  

2.10  Identification of Vip protein using Mass Spectrometry 

A mass spectrometry (MS) analysis was carried out to identify the expressed Vip3 proteins.  

To prepare the samples, protein SDS‐PAGE gels were transferred onto a glass plate and the 

protein  bands  excised.  The  bands  were  forwarded  to  the  Australian  Proteome  Analysis 

Facility  (Macquarie University, Sydney NSW 2109 Australia) for mass spectrometry. Briefly, 

the gels were destained with ammonium bicarbonate: acetonitrile, and  then  reduced  (25 

mM DTT in 25 mM ammonium bicarbonate) at 56 0C for 30 min.  They were then alkylated 

(55 mM IAA in 25 mM ammonium bicarbonate) in the dark for 20 min.  Following incubation 

the  gel  bands  were  washed,  dried  and  digested  with  trypsin  (150  ng)  overnight.  The 

peptides were extracted from the gel using acetonitrile: formic acid, and then concentrated 

prior to analysis.   They were directed  into a mass spectrometer (Triple TOF 5600 AB Sciex) 

and  then  fragmented  for a  second mass analysis. The  resulting data was generated using 

Analyst  2.0 MASCOT  script  searched  by Mascot  (Matrix  science,  2014)  and  subsequently 

subjected to database matching (Cottrell, 2011). The protein identification program used for 

the analysis assigns a score for peptides that match the predicted fragments based on the 

peptide sequences in the database (Matrix science, 2014).   

 

2.11  Maintenance of a Maruca vitrata insect colony in vitro  

2.11.1  Preparation of Maruca artificial diet 

The  preparation of Maruca  artificial diet was  based  on  the method  of  Jackai & Raulston 

(1988). To make 1 L of artificial diet, the  ingredients  in Table 2.5  [cowpea  flour, dried  leaf 

powder, ascorbic acid, nipagen, sorbic acid, sucrose, wheat germ and Wesson salts  (Table 

2.6)] were mixed in a blender. Water (500 mL) was heated for 1 min in a microwave on 1000 

watts,  and  added  to  the  blender  and mixed.    KOH,  choline  chloride,  acetic  acid,  vitamin 

solution (Table 2.7) and aureomycin were then added followed by pulsing for 5 s after each 

ingredient. The water (for agar) and agar was combined and heated in microwave for 3 min 

on high (1000 watts), stirred and heated for another 1.5 min on high. The agar solution was 

added to the blender and mixed well, carefully pulsing twice for 2 s. The mixture was poured 

into eight  rectangular Chinese  food  containers  (15  x 10  x 3.5cm)  to a depth of 1  cm and 

allowed to cool and set.   

Page 54: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

30  

Table 2.5: Ingredients for Maruca artificial diet 

Ingredients  Quantities to make 1L Diet 

Hot water (for initial blending)  500 mL Cowpea seed flour  100 gCowpea leaf (freeze dried)*  12.5 g Ascorbic acid  6.25 gNipagen  1.58 g Sorbic acid  0.835 g Sucrose  15 g Wheatgerm  31.8 g Wesson salt mix (Table 2.6)  10.6 gKOH (4M)  5.5 mL Choline chloride (15 %)  7.4 mLAcetic acid (25 %)  12.5 mL Vitamin solution (Table 2.7)  7.5 mL Aureomycin (5 % active ingredient) (Chlortetracycline hydrochloride) 

3.5 mL 

Agar  14.8 g Water (for adding agar)  Enough  to  make  final  volume  to  1  L 

(~450ml)    

     *The cowpea leaf is 4‐week old cowpea leaves freeze dried and crushed to a fine powder. 

 

 

Table 2.6: Ingredients to make 100 g Wesson salt mixture 

Ingredients  Quantities  

Calcium carbonate  21 g Copper sulphate (5H2O)  39 mgFerric phosphate/Iron (III) phosphate  1.47 g Manganous sulphate (anhydrous) 20 mgMagnesium sulphate (anhydrous)  9 g Potassium aluminium sulphate  9 mg Potassium chloride  12 gPotassium dihydrogen phosphate  31 g Potassium iodide  5 mgSodium chloride  10.5 g Sodium fluoride  57 mgTri‐calcium phosphate  14.9 g 

 

 

 

Page 55: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

31  

Table 2.7: Ingredients to make 100 mL Vitamin solution 

Ingredients  Quantities  

Calcium pantothenate  1.2 g Niacin  0.6 gRiboflavin  0.3 g Folic acid  0.3 gThiamine HCl  150 mg Pyridoxine HCl  150 mg Biotin  12 mg B12 (Cyanocobalamine)  6 mg 

 

2.11.2  Preparation of Honey solution for Maruca adults 

To prepare 1 L of honey solution for the emerging adult insects, all ingredients in Table 2.8 

(except  for  ascorbic  acid)  were  combined  in  a  1  L  Schott  bottle.  The  solution  was 

microwaved on high for 2 min, mixed well and autoclaved. The solution was allowed to cool 

to 60 0C and then the ascorbic acid was added. The honey solution was stored at 4 0 C until 

used.   

Table 2.8: Ingredients for the preparation of honey solution 

Ingredients  Quantities  

Sugar  40 gHoney*  40 g Sorbic acid  1 gAscorbic acid  2 g Water  Up to 1 L  

* Capilano 100 % Natural Australian Honey (Richlands, QLD 4077 Australia) 

 

2.11.3  Preparation of honey pots for feeding adults whilst in cages: 

Honey pots were prepared by boring a 1 cm hole in the lids of 60 mL urine specimen plastic 

containers. An 8 cm  length of cotton dental wick was  inserted  in the hole. Honey solution 

(40 mL)  (section  2.10.2) was  poured  into  the  plastic  container  and  covered with  the  lid 

containing  the wick. Honey pots were placed  in  the cage  (step 4, Fig. 2.2)  for  rearing  the 

adult Maruca. 

Page 56: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

32  

2.11.4  Procedures for egg collection 

The artificial diet (2.10.1) was divided  into 32 cubes per container. Nappy  liners cut  in half 

(“balconies”)  containing  eggs  (see  2.10.5) were  placed  onto  the  surface  of  the  diet,  and 

transferred to a larger lunch box (25 x 19 x 6 cm) and covered with a lid. A window (21 x 14 

cm) was cut in the lid and a very fine wire mesh was attached for ventilation (Fig. 2.3). After 

closing the box with the ventilated lid, it was covered with cling film and 5 to 6 holes were 

punctured for ventilation using sharp forceps. 

2.11.5  Rearing of Maruca larvae 

The procedures for the maintenance of a Maruca colony are shown in Fig. 2.2. To start the 

insect colony, a 5 L bucket (“the cage”) was prepared with two honey pots and a Petri dish 

filled with wet vermiculite  to  increase humidity  (Fig. 2.4 A). Two  “balconies” were placed 

over the edge of the cage (Fig. 2.4 A) as a source of egg collection as the adults lay eggs on 

these. A Petri dish with  the pupae  (from Step 4  in Fig 2.2) was added  to  the bucket. The 

bucket was then covered with a nappy  liner and  lid. The bucket  lid had a 10 cm‐diameter 

hole for ventilation (Fig. 2.4 B). The cages were placed in a growth room set at 25 0C and 50 

% humidity. A humidifier was placed on a timer for 15 min on/15 min off over 3 h between 

12 am and 3 am to  increase humidity to 50 % for optimal mating conditions. The first eggs 

were collected 3 days after the adults emerged and subsequent egg collections were carried 

out every 3 days until no more eggs were  laid. The eggs were placed on artificial diets  to 

hatch  (Fig. 2.3). Second and third  instar  larvae were  fed on  fresh beans and re‐fed after a 

further 5 days until the pupation stage.  

 

 

 

Page 57: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

33  

 

Fig. 2.2:  General procedure for Maruca rearing and maintenance 

Page 58: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

34  

 

Fig. 2.3: Balconies in artificial diet placed in a larger lunch box 

 

 

Fig. 2.4: Preparation of cages for emerging adults.  (A) Set up of vermiculite and honey pots.  

(B) cage covered with nappy liners and lid for egg collection 

Page 59: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

35  

2.12  Preparation of plant tissue culture media 

2.12.1  Preparation of MS Stock solutions 

To make  up  the MS Macro  stock  solutions,  the  components  in  Table  2.9 were  dissolved  in 

Reverse Osmosis (RO) water and made up to 1 L.   

 

Table 2.9: Components to prepare MS Macro stock solutions 

Chemicals  Quantities to make 1 L 

20 X MS Macro   NH4NO3  33 gCaCl2.2H2O  8.8 g KNO3  38 g MgSO4.7H2O  7.4 gKH2PO4  3.4 g  200 X MS Micro   H3BO3  1.245 gMgSO4  4.46 g ZnSO4.7H2O  1.72 gKI  166 mg NaMoO4 (1 mg/mL)  50 mL CuSO4 (1 mg/mL)  5 mLCoCl2 (1 mg/mL)   5 mL  200 X MS Iron   60 % FeCl3 solution   5.4 mL   200 X MS Na2EDTA Na2EDTA  6.71 g    100 X MS Vitamins   thiamine HCl  10 mg nicotinic acid  50 mgpyridoxine HCl  50 mg Glycine  200 mg   

 

 

 

Page 60: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

36  

2.12.2  Preparation of hormones, antibiotics and other agents 

The  following  hormones  and  antibiotics were  aseptically  prepared  by  filter  sterilization:  200 

mM acetosyringone  (0.3924 g dissolved  in 10 mL dimethyl sulfoxide), 5 mg/mL asparagine, 1 

mg/mL benzylaminopurine (BAP), 154 mg/mL dithiothreitol (DTT), 50 mg/mL geneticin (G418), 

2 mg/mL gibberellic acid (GA3), 1 mg/mL  indole‐3‐acetic acid (IAA), 100 mg/mL kanamycin, 25 

mg/L meropenem  trihydrate  (Wilmimgton, DE, USA),  and 1 mM  sodium  thiosulphate.  These 

were stored at 40 C until required. 

2.12.3  Cowpea suspension medium (for co‐cultivation) 

To make 1 L of cowpea suspension medium, the components in Table 2.10 were added to 800 

mL of sterile RO water. The pH was adjusted to 5.6 using 1N NaOH and the volume adjusted to 

1 L. The suspension was dispensed into 2 x 500‐mL bottles and autoclaved. The following were 

added when the medium had cooled to 50 0C: 125 µL of GA3 (2 mg/mL), 1 mL of acetosyringone 

(200 mM), 1.7 mL of BAP (1 mg/mL stock) and 1 mL of sodium thiosulphate (1 mM).   

Table 2.10: Components to prepare cowpea suspension medium 

Chemicals  Quantities to make 1 L 

200 X MS Iron  0.5 mL 200 X MS EDTA  0.5 mL200 X MS Micro  0.5 mL 20 X MS Macro  50 mL100 X MS Vitamins  10 mL Sucrose  30 gMyo‐inositol  0.1 g MES Hydrate  3.9 gGranulated agar (Difco™).    8 g    

 

2.12.4  Cowpea shoot induction medium (SIM) 

To make 1 L of shoot induction medium, the components in Table 2.11 were added to 800 mL 

sterile RO water. The pH was adjusted to 5.6 using 1N NaOH and volume adjusted to 1 L. The 

suspension was dispensed into 2 x 500‐mL bottles and autoclaved. The medium was allowed to 

cool to 500C, after which 1.7 mL of BAP (1 mg/mL stock), 25 mg of meropenem trihydrate, and 

1.5 mL of kanamycin (100 mg/mL stock) or 600 µL geneticin (50 mg/mL stock) were added. 

Page 61: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

37  

2.12.5  Cowpea shoot elongation and rooting medium (SEM) 

To make 1 L of shoot elongation medium the components in Table 2.11 were added to 800 mL 

sterile RO water. The pH was adjusted to 5.6 using 1N NaOH and volume adjusted to 1 L. The 

suspension was dispensed into 2 x 500‐mL bottles and autoclaved. The medium was allowed to 

cool  to 500C and 250 µL of GA3 (2 mg/mL), 10 mL of asparagine  (5 mg/mL), 100 µL of  IAA  (1 

mg/mL), 25 mg of meropenem trihydrate and 600 µL geneticin (50 mg/mL) were added. 

 

Table 2.11: Components to prepare cowpea shoot induction medium (SIM) and cowpea shoot elongation and rooting medium (SEM) 

  Quantities to make 1 L 

Chemicals  SIM  SEM 

200 X MS Iron  5 mL 5 mL 200 X MS EDTA  5 mL  5 mL 200 X MS Micro  5 mL 5 mL 20 X MS Macro  50 mL  50 mL 100 X MS Vitamins  10 mL 10 mL Sucrose  30 g  30 g Myo‐inositol  0.1 g  0.1 g MES Hydrate  3.9 g 3.9 g Granulated agar (Difco™)    8 g  8 g 6‐Benzyl‐aminopurine (BAP)  1.67 mg ‐ Gibberellic acid (GA3)  ‐  0.5 mg Asparagine  ‐ 50 mg Indole‐3‐acetic acid (IAA)  ‐  0.1 mg 

 

 

2.13  Isolation of plant genomic DNA 

Plant genomic DNA was isolated using a nucleic acid isolation kit (Puregene, USA). To make 500 

mL of cell lysis solution, 5 mL of 1 M Tris (pH 8) and 1 mL 0.5 M EDTA (pH 8) were added to 450 

mL of RO water and autoclaved. A volume of 50 mL of 10 % SDS was added after the solution 

cooled to 500C. Young leaves were collected and frozen in liquid nitrogen. Approximately 20‐40 

mg of frozen leaf was crushed and 800 L of cell lysis solution added. The samples were mixed 

by vortexing and incubated at 65oC for 90 min. The samples were centrifuged at 12000 g for 5 

min and  the  supernatant  transferred  to a  fresh  tube. An aliquot of 1 L of 10 mg/mL RNAse 

Page 62: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

38  

solution was added, mixed and incubated at 37oC for 30 min. The samples were centrifuged at 

12000 g for 3 min to pellet the debris, and the supernatant collected. The samples were cooled 

at  room  temperature, 250 L of 6 M ammonium acetate added and vortexed  for 20  s, after 

which they were centrifuged at 13000 g  for 5 min. The supernatant was transferred to a new 

tube and 800 L of cold isopropanol added, mixed thoroughly and centrifuged at 13000 g for 5 

min. The supernatant was discarded and the pellet washed using 70% ethanol, centrifuged at 

12000 g for 3 min and the supernatant discarded. A second centrifugation step was carried out 

at 12000 g for 1 min and supernatant discarded. An aliquot of 50 L of TE buffer (10 mM Tris 

pH8, 0.25 mM EDTA) was added to the pellet and air dried  for 5 min. An aliquot of 1 L was 

resolved by electrophoresis  through a 0.8% agarose gel  together with 50, 150 and 500 ng of 

lambda DNA to estimate the DNA yield.     

2.14  Protocol for PCR analysis of transgenic cowpea lines 

A PCR analysis was carried out  to confirm  the presence of  the vip3Ba gene  in  the  transgenic 

lines. For a 10 L PCR reaction, 100 ng genomic DNA of transgenic lines was used as a template. 

In  a PCR  tube, 5 L of Phusion® Hot  Start  Flex 2X master mix  (Cat  # M0536S, New England 

Biolabs), forward and reverse Vip3Ba primers (2 L each) or nptII primers and 10 L dH2O were 

added. Genomic DNA was added and samples  loaded  for PCR under the  following conditions: 

980C for 30 s, 980C for 10 s, 600C for 20 s and 720C for 90 s (30 cycles), followed by 720C for 10 

min and 250C for 1 min. The PCR products were fractionated by electrophoresis through a 1.8 % 

agarose gel at 60 mA. 

2.15  Detection of Vip3Ba protein by western blotting    

Vip3Ba  protein was  detected  in  leaf  extracts  of  transgenic  plants  by western  blotting  using 

vip3Ba  monoclonal  antibodies  commercially  produced  by  Abmart  Inc.  (Juke  Bio‐tech  park, 

200233, Shanghai, China). To raise the antibodies, the Vip3Ba protein sequence was subjected 

to  analysis  to  identify  fragments  that would most  likely  yield monoclonal  antibodies.  Eight 

peptide  epitopes  were  identified  at  various  positions  within  the  sequences.  Eight  peptide 

antigens  were  designed  and  optimized  for  immunization  of  mouse  to  produce  specific 

antibodies against Vip3Ba (Abmart Inc., Juke Bio‐tech park, 200233, Shanghai, China).   

Page 63: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

39  

Protein from transgenic plants was extracted by macerating 80‐110 mg of young fully expanded 

cowpea leaf in 500 µL of protein extraction buffer (0.1 M TES pH7.6, 0.2 M NaCl, 1 mM PMSF, 1 

mM EDTA) in a 1.5 mL Eppendorf tube. The slurry was centrifuged at 12000 g for 5 min and the 

protein concentration determined (Bradford 1976). For SDS PAGE, 40 g of total soluble protein 

was mixed together with 8 l of loading dye and 2 l of DTT. Bacterial protein (1 g) containing 

Vip3Ba was  used  as  the  positive  control while  a  sample  prepared  from  the  non‐transgenic 

parent line (IT86D) was used as a negative control. The samples were incubated at 65 0 C for 10 

min and loaded onto a 10‐well NuPage 10% bis‐tris 1.5 mm precast gel (Invitrogen Cat#NP0315) 

and electrophoresed at 150 V for 2 h on NuPage MOPS running buffer (50 mM MOPS, 50 mM 

Tris‐base,  3.5  mM  SDS,  1  mM  EDTA).  The  polypeptides  were  transferred  to  nitrocellulose 

membrane using the semi‐dry method of transfer (Thermo Scientific Pierce G2 Fast Blotter) at 

25 V, 2 amps for 10 min. A post‐transfer check was carried out by staining the membrane with 

1X Amido Black 10B stain for approximately 5 min. The membrane was blocked  in 5 % low‐fat 

milk in TBS buffer (20 mM Tris pH7.5, 0.5M NaCl,) either for at least 1 h on a shaker at 100 rpm 

after which it was rinsed twice with TBS buffer for 5 min each, followed by a third rinse in TTBS 

buffer (TBS buffer and 0.1 % Tween 20) for 5 min. The membrane was  incubated (by shaking) 

with  the  primary  antibody  (anti‐Vip3Ba  from mouse)  in  a  1  in  500  dilution  in  6 mL  of  TTBS 

buffer and 6 mg of milk powder for 1 h. The membrane was rinsed three times with TTBS for 5 

min  each  and  incubated  with  the  secondary  antibody  (anti‐mouse  alkaline  phosphatase 

conjugate, Bio‐Rad, Gladesville, NSW 2111 Australia) in a 1 in 2000 dilution in 6 mL and 6 mg of 

milk powder. The membrane was  incubated for an hour and rinsed twice with TTBS for 5 min 

each, and a  final  rinse with TBS  for 5 min. The membrane was  incubated with  the  substrate 

(BCIP/NBT  tablet  (Sigma  Cat.  #B5655)  dissolved  in  12  mL  of  distilled  water)  on  a  shaking 

platform (230 rpm), for 20 to 30 min for color development. Once the immunoreactive protein 

bands were visible, the membrane was thoroughly rinsed in water to stop the reaction. 

   

Page 64: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

40  

CHAPTER THREE 

 

Toxicity of Vip3 proteins to the legume pod borer Maruca vitrata (Lepidoptera) 

 

3.1  Introduction 

The Maruca pod borer (MPB), Maruca vitrata (Lepidoptera), also known as legume pod borer, 

is a pest that causes large losses in cowpea yields (Jackai, 1995; Singh & van Emden, 1979). MPB 

occurs throughout tropical and sub‐tropical areas, but is most devastating in sub‐Saharan Africa 

(Margam et al., 2011). The  larvae  feed on  flower parts, green pods and seeds of cowpea and 

several other leguminous crops (Singh & van Emden, 1979; Ba et al., 2009). Although MPB can 

be  controlled  using  insecticides  (Ajeigbe  &  Singh,  2006;  Kawuki  et  al.,  2005),  farmers  in 

developing  countries do not  spray  as  they  can  rarely  afford  the  chemicals  (Harwood,  1979). 

Furthermore, inappropriate or excessive use of insecticides can be detrimental to human health 

and  the environment  (Pimentel et al., 1992; Garry, 2004). Thus, alternative control strategies 

for  MPB  are  needed.  One  such  strategy  is  based  on  the  deployment  of  insect‐resistant 

transgenic  crops  producing  highly  specific  insecticidal  proteins  (cry  toxins)  from  the  soil 

bacterium  Bacillus  thuringiensis  (Bt),  so  called  Bt  crops. Genes  conferring  resistance  against 

other pests have been  isolated  from Bt  and  transformed  into  crops,  such  as Bt  corn  and Bt 

cotton carrying cry1Ab and cry1Ac genes, respectively.  It has been shown that these Bt crops 

are effectively protected against targeted insect pests, resulting in increased yields and reduced 

insecticide applications (Schuler et al., 1998; Bravo et al., 2005; Qaim, 2009). Although Bt crops 

have been very successful, studies have shown that insects can develop resistance to specific Bt 

toxins, particularly in those carrying a single cry gene (Wilson et al., 1992; Shelton et al., 2002).  

 

Stacking two resistance genes with differing mechanisms of action can substantially reduce the 

likelihood  of  development  of  resistance  (Roush,  1998).  The  vegetative  insecticidal  proteins 

(Vips)  of  Bt,  which  are  synthesized  during  the  vegetative  growth  phase  of  the  bacterium 

(Estruch  et  al.,  1996),  bear  no  amino  acid  sequence  similarity  to  Cry  proteins  and  have  a 

different mechanism of action (Lee et al., 2003, Gouffon et al., 2011). Hence, they have been 

used  to  complement  Cry  proteins  for  insect  resistance  management  (IRM)  in  cotton 

(Whitehouse et al., 2007).   

Page 65: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

41  

Vip toxins with insecticidal activity are grouped according to their specificity for target insects. 

The Vips have been shown to be active against a range of insect pests. The Vip1 and Vip2 toxins 

are binary proteins active against coleopteran (Warren, 1997) and homopteran pests (Yu et al., 

2011a),  respectively. Vip3  toxins are active against  lepidopteran  insects  (Estruch et al., 1996; 

Lee et al. 2003; Liu et al., 2007) making them potential candidates for MPB management.  Vips 

are activated by  insect gut proteases upon  ingestion and  subsequently  interact with  specific 

receptors found in the midgut epithelial tissue. This leads to formation of pores, rupture of the 

epithelial cells and eventually cell death (Lee et al., 2003).  

 

There  are more  than  70  vip  genes  encoding  different  Vip3  proteins  listed  in  the  Crickmore 

database  (http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/).  These  genes  are 

classified  into 3 families, namely 3A, 3B and 3C, and further grouped  into nine sub‐families  in 

3A  (Vip3Aa  to Ai),  two 3B  sub‐families  (Vip3Ba and Bb) and one 3C  family member  (Vip3Ca) 

based on nucleotide sequence similarities (Crickmore et al., 2014). 

 

The work contained in this chapter was aimed at the identification of a vip3 gene product with 

activity against MPB and potential to improve IRM in cowpea. Representatives of five vip3 gene 

groups were  isolated,  cloned  and  expressed  in  Escherichia  coli  to  produce  Vip3  protein  for 

insect bioassays. A candidate gene encoding a Vip3Ba toxin was selected as a potential source 

for MPB management in cowpea.     

 

3.2  Materials and Methods 

3.2.1  Bacterial strains 

A collection of 267 putative Bt strains, previously collected throughout Australia (Beard et al., 

2001, 2008), were used  in  this  study. The  strains were  cultured on  LB medium as previously 

described (section 2.1.1). E. coli strain BL21 (DE3) was used for protein expression as described 

in section 2.4. All bacterial strains were stored in 30 % glycerol at ‐80 ºC.      

 

3.2.2  PCR  

A  variety  of  different  primer  pairs  were  used  in  this  study  (Table  3.1)  all  of  which  were 

synthesised by Sigma‐Aldrich (St. Louis, USA). The primers were designed to (i) screen the  

Page 66: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

42  

Table 3.1: Primers used in this study: The underlined nucleotides in primer pairs of PCR set C define 6 His codons of the vector sequence.   

 

PCR set  Primer name  

Sequence (5´ to 3´)  Product length (bp)

  PI‐PLC  

F: CGCTATCAAATGGACCATGGR:  GGACTATTCCATGCTGTACC  569 

  

Vip3A group F:GATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGG R:CGGCATGTTGTTAAAGTAAGAAAAGCTTTTGCTTG  827 

A  Vip3B group F:TGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGAC R:CATAAAAGTGTAGACATTACCAATTTCACTTCCC 

766 

  Vip3Ca F:TCTAAGAGCAAAACAAGGAATTTTTAAC R:GTTCAGATTCTAAAATAACTTTTGCATAATTG 

500 

 Vip3Aa35 

F:CCGCCAAGTGGTTTTATTAAA  R:ATCGGAAAACTTGACAATAGGG  

746 

 B 

Vip3Af1 F:CCTTATCGGAGGTTATTTATGGTGATAC R:TAGTTGAAGACATAAGGTTGCTTCG   1090 

 Vip3Ag 

F:CTTTTGAAAGATGAAAAAAATGGTGR:TTTTTCAAATAATACTTCACGGGG 

390 

 Vip3Ba1 

F:GGATGCCATGGTGGGATTTAGR:CTAATTATACCTTCGCCGTATAAGCG 

587 

 V3Aa35_cds 

F:CATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCACAAG R:GTGGCGGCCGCTCTATTACTTAATAGAGACATCGGAAAACTTG 

2,364 

 V3Af_cds 

F:CATCATCACCACCATCACAATATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG R:GTGGCGGCCGCTCTATTATTTAATAGAAACGTTTTCAAATGATATATG 

2,367 

C V3Ag_cds 

F:CATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCGCAAG R:GTGGCGGCCGCTCTATTACTTAATTGAAAAATCTCGGAAATTTATAGC 

2,358 

 V3Ca2_cds 

F:CATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGG R:GTGGCGGCCGCTCTATTATTCAATCTTTTCCTTAATAGAAATATCACGAA 

2,406 

 V3Ba1_cds 

F:CATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGGCC R:GTGGCGGCCGCTCTATTATTCTTTAACTATAGATACATCCGAAAAAATAACCCC 

2,406 

Page 67: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

43  

microbial collection for the presence of a phosphatidylinositol‐specific phospholipase C (PI‐PLC) 

gene unique  to Bacillus  thuringiensis  (PI‐PLC F/R; Lechner et al., 1989), and  (ii) screen  the Bt 

strains  for  the  presence  of  vip3  genes  to  enable  the  amplification  of  selected  ORFs  for 

subsequent protein expression. Primer sequences  for  the  latter purpose were designed using 

DNA sequences of vip3 genes obtained from the National Centre for Biotechnology Information 

(NCBI) database (www.ncbi.nlm.nih.gov).   

 

To  identify  vip3  family‐specific  genes,  sequences  were  subjected  to  a  multiple  sequence 

alignment  in FASTA  format using  the Clustal W version 2.0 program hosted at  the European 

Bioinformatics  Institute  (EBI)  (Larkin  et  al.,  2007) with  default  settings  to  identify  conserved 

regions for primer design. To design primers for specific vip3 gene fragments and to amplify the 

coding regions, the target gene sequences were retrieved from the NCBI database.   

 

Genomic bacterial DNA was isolated from cultures using a Bacterial Genomic DNA  isolation kit 

as in section 2.2. The DNA was used as a template in PCR to test for the presence of the PI‐PLC 

and vip3 genes using specific primers designed above. For each primer set, the following were 

added to each tube: Distilled water (5.5 μl); forward primer (0.5 μl); reverse primer (0.5 μl) and; 

mastermix (7.5 μl). The total volume (14 μl) was added into the well of a PCR plate followed by 

1 μl (~100 ng) of bacterial DNA for each Bt strain to give a total of 15 μl in each well for PCR.  A 

negative control (distilled water) and a known positive control from a known Bt strain (serovar 

kurstaki) were  included. For  the vip3A genes, bacterial DNA harbouring a vip3Aa gene, kindly 

provided by Dan Llewellyn at CSIRO Plant Industry was used as a positive control while for the 

vip3B  gene, plasmid DNA  from  E.  coli  carrying  a  characterized  vip3Bb2  gene  cloned  from Bt 

strain C81 (Beard et al., 2008), was used as a positive control. The samples were subjected to 

the  following  PCR  conditions:  95  0C  for  15 min;  30  cycles  of  95  0C  for  30  s,  an  annealing 

temperature of 60 0C for 30 s and 72 0C for 2 min; an extension of 72 0C for 10 min and; 25 0C 

for 1 min. PCR products were analyzed by electrophoresis  through 1.8 % agarose gels  in TBE 

buffer. The amplicons were visualized under a transilluminator and gel documentation system. 

 

3.2.3  Cloning of vip3 and cry2Aa genes in E. coli  

The full coding regions of vip3 genes, vip3Aa35, vip3Ag and vip3Ba1, were isolated from Bt DNA 

by PCR amplification while the full ORFs of vip3Af1 and vip3Ca2 were synthesized by GeneArt 

Page 68: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

44  

synthesis, Life Technologies Australia Pty Ltd (Mulgrave VIC 3170 Australia), based on accession 

numbers  AJ872070  and  JF916462,  respectively.  These  were  inserted  into  a  pMk‐RQ  (kanR) 

vector  flanked by  a  kanamycin  resistance  gene  and  an origin of  replication  site, Col  E1  (Life 

Technologies, Australia), and were subsequently amplified and isolated from the plasmids.  

  

The  PCR  products  of  all  five  genes  were  purified  (section  2.3)  and  transferred  into  pETite 

vectors  (section 2.4). The cells were cultured on LB plates containing 30 mg/L kanamycin and 

incubated overnight at 37  0C. Single colonies were  selected and grown overnight  in LB  liquid 

medium  containing  30 mg/L  kanamycin  for  selection  at  37  ºC  on  a  shaker  at  250  rpm.  To 

confirm  the presence of  the  insert  in  the expression vector, plasmid DNA was extracted and 

either  used  as  a  template  for  PCR  analysis  or  for  restriction  mapping  and  finally,  DNA 

sequencing. The plasmid DNA of the positive clones was used to transform E. coli strain BL21 

(DE3)  for  protein  expression  (section  2.4).  The  cry2Aa  gene was  previously  cloned  at  CSIRO 

Plant  Industry  lab by Dan Pikler and  subsequently used  in  transforming E.  coli  strain BL21  to 

express Cry2Aa protein.    

 

3.2.4  Protein expression and analysis  

E. coli  transformed with  the vip3 gene of  interest or cry2Aa was plated on selection medium 

and grown overnight at 37 ºC. Protein was extracted  from bacterial cultures as described by 

Studier (2005) (section 2.9). The protein concentrations of the supernatant and pellet fractions 

were determined according to Bradford (1976) and 30 µg of protein was loaded on 10 % Bis‐Tris 

precast NuPage  gels  (Invitrogen)  for  SDS‐PAGE  analysis  (section  2.16). Untransformed  E.  coli 

(BL21) cells were used as a negative control and E. coli transformed with cry2Aa was used as a 

positive control  (Srinivasan 2008). Mass  spectrometry of  selected protein bands was used  to 

confirm that the specified protein bands were Vips (section 2.10).  

3.2.5  Insect bioassays 

A replicated series of bioassays using MPB larvae was carried out with proteins encoded by the 

gene representing each of the five groups. Earlier experiments with Cry1A or 2A toxins at Plant 

Industry  indicated that  levels  in the range of 1‐20 µg/g diet of Cry1A or 2A were toxic to MPB 

larvae (data not shown). Since there was no data available for Vip toxins, a wider range of toxin 

concentration was  used  initially.  Five  concentrations  of  each  Vip3  protein  (unpurified) were 

Page 69: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

45  

therefore used in preparing artificial MPB diets (Jackai and Raulston, 1988): 0, 3, 10, 30 and 100 

µg of Vip3 protein per gram of diet. Diets with Cry2Aa protein (at 0, 3, 10 and 30 µg/g diet) and 

without Bt protein represented positive and negative controls in the bioassays, respectively. To 

calculate the amount of Vip or Cry protein to be incorporated in the artificial diet, the amount 

of Vip or Cry toxin present was first estimated based on the Vip protein bands as seen on the 

coomassie stained gels, and then calculated accordingly.  For instance, if the Vip3Ba or Cry2Aa 

protein band  represented 10 % of  the  total bacterial protein  in  the gel,  then  this  figure was 

used  calculate  the quantity of  freeze‐dried  total protein  to be added  to  the artificial diet,  to 

obtain concentrations of 3, 10, 30, or 100 µg per g of diet. The bacterial proteins were dissolved 

in 50 mM sodium carbonate (pH 11.2) and incorporated into 50 ml of diet. For Vip3Ba protein, 

both the soluble and insoluble fractions were used. The diet was dispensed into Petri plates and 

allowed to solidify at room temperature. Prior to commencing the assays, the diet was further 

divided into 16 cubes of ~2.5 g each, and placed in 16 individual wells of a plastic feeding tray. 

For each protein concentration, one first‐instar  larva was  introduced  into each well containing 

one cube of diet (i.e., N = 16 larvae per concentration) and sealed with a perforated film using a 

hot sealer. These were  incubated  in a climate chamber at 26  oC and 50 % RH. After 10 days, 

when larvae in the negative control experiments reached their fifth instar, mortality was scored 

and  the weight of all  surviving  larvae was  recorded using a digital microbalance. There were 

three  separate  bioassays  conducted  for  each  protein.  Mortality  and  average  weight  was 

calculated from the pooled data of all bioassays. 

 

3.3  Results 

3.3.1  Selection of candidate vip3 genes  

A  bioinformatics  approach was  initially  used  to  identify  a  diverse  range  of  Vip3  proteins  as 

candidates for subsequent expression and testing for insecticidal activity against MPB. This was 

done by comparing the amino acid sequences of vip3 genes from all three families (3A, 3B and 

3C)  in  the  Bt  nomenclature  database 

(http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home/Neil_Crickmore/Bt/vip.html).  The majority  (93/102)  of 

the vip3 genes in the database belong to the 3A family with 61 of the 3A sequences belonging 

to  the  “Aa”  subfamily. Analysis of  these 61  sequences using a pair‐wise  sequence alignment 

tool (EMBOSS Water) (www.ebi.ac.uk) revealed they were more than 95 % identical. Based on 

this  analysis,  protein  Vip3Aa35  was  arbitrarily  selected  as  the  point  of  reference  and  was 

Page 70: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

46  

designated to represent Group 1. Alignment of the amino acid sequence of Vip3Aa35 with all 

other  Vip3  proteins  was  subsequently  carried  out  revealing  that  the  other  Vip3  proteins 

clustered into four groups (designated 2‐5) with between 90 and 60 %, identity with Vip3Aa35, 

respectively (Table 3.2). Based on these sequence comparisons, the proteins Vip3Aa35 (Group 

1),  Vip3Af1  (Group  2),  Vip3Ag  (Group  3),  Vip3Ca2  (Group  4)  and  Vip3Ba1  (Group  5)  were 

selected as the candidate proteins for further analysis.  

 

Table 3.2: Grouping of Vip3 proteins on the basis of percentage amino acid sequence identity 

with reference protein Vip3Aa35 

 

 vip3 protein 

 Group 

 Aa35 

Aa35  1  100 Af1  2 89.2Ag  3  82.2 Ca2  4 70.1Ba1  5  61.8 

  

3.3.2  Confirmation of Bt strains 

The  Bt  strains  provided  for  use  in  this  study  had  been  collected  throughout  Australia  from 

previous work. To confirm their  identity as Bacillus thuringiensis, DNA was extracted from the 

bacterial  colonies  and  used  as  a  template  in  PCR  with  Bt‐specific  primer  pair,  PI‐PLC  F/R, 

designed to amplify a 569 bp fragment of the PI‐PLC gene. Of the 267 strains tested, a product 

of the expected size was amplified from 224 strains confirming that they were  indeed Bacillus 

thuringiensis (Fig. 3.1).  

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 71: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

47  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.  3.1:    Identification  of  putative  Bt  strains  by  PCR  using  PI‐PLC  primers.    Lane M: DNA 

Molecular marker; Lanes 1 to 10: DNA template from ten putative Bt strains; N: water (negative 

control); P: DNA from Bt strain kurstaki (positive control).  

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 72: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

48  

 

3.3.3  Identification of Bt strains containing candidate vip3 genes  

The  strategy  to  identify  Bt  strains  containing  the  candidate  vip3  genes  initially  involved  the 

identification of Bt strains containing vip3A, vip3B and vip3C sequences. The sequences of vip3 

genes were aligned and conserved regions were identified from which Vip3A, 3B and 3C family‐

specific primers were designed (Table 3.1; PCR Set A). Since the sequence of only one member 

of the Vip3C family, gene vip3Ca2, was available at the commencement of this study, primers 

were designed to specifically amplify this sequence (Table 3.1).  

 

When  the 224 Bt strains were tested  for the presence of vip3A genes using the vip3A  family‐

specific primer set, an amplicon of the expected size (827 bp) was present in 78 strains (35 %) 

(Fig. 3.2). Using a random selection of 165 Bt strains, amplicons of the expected size (766 bp) 

were obtained from eight strains using primers to detect the presence of vip3B genes (Fig. 3.3). 

No amplicons were obtained using the Vip3Ca primer set from 224 strains tested.   

 

Following  the  identification  of  Bt  strains  containing  vip3A  and  vip3B  genes,  primers  were 

designed which would specifically amplify fragments of the four candidate vip3 genes, namely 

vip3Aa35,  vip3Af1,  vip3Ag and  vip3Ba  (Table 3.1; PCR  Set B). When  the Bt  strains  identified 

above  were  tested  by  PCR  using  these  primers,  PCR  products  of  the  expected  sizes  for 

vip3Aa35, vip3Af1, vip3Ag and vip3Ba1 were amplified from a number of strains (Table 3.3).   

 

The  DNA  of  these  strains  was  subsequently  used  as  a  template  to  amplify  the  full  coding 

sequences  (CDS)  of  the  four  genes  for  subsequent  cloning  into  a  protein  expression  vector. 

Primer pairs were designed  to amplify  the entire open  reading  frames  (ORFs) of each of  the 

four genes.  In order for the primers  in this set to be compatible with the expression vector, a 

His tag sequence (18 nucleotides long) was added to each ORF after the start codon for protein 

purification  (Table  3.1;  Primer  Set  C). Amplicons  of  the  expected  size  (~2.3  to  2.4  kb) were 

obtained using primers designed to amplify the CDS of genes vip3Aa35, vip3Ag and vip3Ba but 

no amplification was observed using the V3Af_cds primer pair. Therefore, the coding sequence 

of vip3Af was synthesized as was the coding sequence of vip3Ca2 since no Bt strains containing 

vip3C gene were identified.  

 

Page 73: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

49  

 

 

 

 

 

Fig. 3.2:    Identification of Bt  strains  carrying  vip3A genes by PCR.    Lane M: DNA Molecular 

marker;  Lanes  1  to  10:  DNA  template  from  10  Bt  strains;  N:  water  (negative  control);  P: 

bacterial DNA harbouring a vip3Aa gene (positive control). 

 

 

  

Fig.  3.3:    Identification  of  Bt  strains  carrying  vip3B  genes  by  PCR.  Lane M: DNA Molecular 

marker; Lanes 108 to 117: DNA template from 10 Bt strains; N: water (negative) control and P: 

plasmid DNA containing the vip3Bb2 gene (positive control). 

 

Page 74: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

50  

 3.3.4  Expression of vip3 genes in E. coli 

The  coding  regions  of  the  five  genes were  cloned  in  pETite  vectors  for  subsequent  protein 

expression. To confirm the presence of the genes  in the expression vectors, plasmid DNA was 

extracted and either used as a template for PCR analysis or for restriction mapping and finally, 

DNA sequencing. Sequence analysis  (based on global alignment) of  the  five cloned candidate 

vip3 gene sequences revealed they were identical (taking into account the His tag sequences) to 

their respective counterparts in the Crickmore database (Table 3.4; Appendix I).   

 

The plasmids containing the five vip3 genes (vip3Aa35, vip3Af1, vip3Ag, vip3Ba1 and vip3Ca2) 

were subsequently transformed into E. coli strain BL21 for protein expression. The cry2Aa had 

been previously cloned and was also transformed into E. coli strain BL21 for Cry2Aa expression.   

 

Soluble and  insoluble protein fractions were extracted from each of the five vip3‐transformed 

cultures and the cry2Aa‐transformed culture and these were analysed for the presence of the 

Vip and Cry2Aa proteins using SDS‐PAGE and MS. Equivalent  fractions  from untransformed E. 

coli were also extracted as controls. When the extracts were analysed by SDS‐PAGE, no bands 

of the expected size (~90 kDa for Vip3 proteins) were seen in the either the soluble or insoluble 

fractions derived from any vip3‐transformed cells. However, a major band of about 75 kDa, was 

present  in  extracts  from  E.  coli  transformed  with  vip3Aa35,  vip3Af1,  vip3Ag,  vip3Ba1  and 

vip3Ca2, with some lower MW bands also observed in some extracts These bands, which were 

absent  from  the  untransformed  control  extracts,  were mostly  in  the  insoluble  fraction  for 

Vip3Aa35, Vip3Af1, Vip3Ag and Vip3Ca2 (Fig 3.4 A‐D), although the 75 kDa band was present in 

both the soluble and insoluble fractions from E. coli transformed with vip3Ba1 (Fig. 3.4 E). High 

molecular weight  bands  (greater  than  250  kDa) were  also  observed  in  the  soluble  fractions 

extracted from E. coli transformed with vip3Aa35, vip3Af1, vip3Ag and vip3Ca2 (Fig. 3.4, lanes 2 

in A‐D). When extracts from Cry2Aa‐transformed and non‐transformed E. coli were analysed, a 

major band of the size expected for the Cry2Aa protein (~65 kDa) was present in the insoluble 

fraction from the Cry2Aa‐transformed cells (Fig. 3.4 F). In addition to the ~65 kDa band, several 

additional lower MW bands were also present in the insoluble fraction.  

  

Page 75: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

51  

  Table 3.3: Examples of Bt strains harbouring target vip3 genes  

 

  Group  vip3 gene  Strain(s) 

1  vip3Aa35  45, 47, 49 and 117 

2  vip3Af1  99, 100, 107, 113, 121, 122 and 130 

3  vip3Ag  100 

4    vip3Ca2  None identified 

5     vip3Ba1  7 and 46 

        

Table 3.4: DNA sequence analysis of target vip3 genes  from groups 1 to 5  (with the His  tag sequences deleted) 

  

Group  Target gene  Reference gene in database 

% Identity to reference gene 

No. of amino acids encoded 

1  vip3Aa35  GU733921.1 100 789

2  vip3Af1  AJ872070.1 100 788

3  vip3Ag  FJ556803.2 100 787

4  vip3Ca2  JF916462.1 100 803

5  vip3Ba1  AY823271.1 100 803

 

 

 

 

 

Page 76: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

52  

To determine whether the protein bands migrating at ~75 kDa in the insoluble fractions derived 

from  the  five  vip3‐transformed  cultures were  the  target  Vips,  the  bands were  excised  and 

analysed by MS/MS. Subsequent interpretation of the MS/MS data using the Mascot database 

revealed  that  the  highest Mascot  scores were with Vip  sequences.  The  protein  coverage  of 

Vip3A proteins ranged between 55 and 70%, Vip3Ca was 70 % and Vip3Ba protein coverage was 

76 % (Table 3.5).  Based on this data, it was considered highly likely that the 75 kDa bands were 

indeed  the  target Vips. When one of  the high molecular weight bands  (>250  kDa)  from  the 

soluble fraction from Group 2 was subjected to mass spectrometry analysis it was found to be 

composed of Vip3Af1 sequences with a Mascot score of 1347 and 39% coverage (Table 3.5). On 

close examination of the vip3 proteins, the difference lies at the C‐terminal end of the proteins 

with  two  highly  conserved  proteolytic  cleavage  sites  repeated  four  times 

(DCCEEDDCCEEDDCCEEDDCCEED)  in  Vip3Ba1.  This  generates  a  sequence  rich  in  negatively 

charged cysteines (Fig. 3.5).  

 

3.3.5  Insect bioassays 

To  test  the  insecticidal  activity  of  the  bacterially‐expressed  Vip3Aa35,  Vip3Af1,  Vip3Ag, 

Vip3Ba1, Vip3Ca2 and Cry2Aa proteins, a replicated series of bioassays using MPB  larvae was 

carried out. In preliminary bioassays, the incorporation of unpurified protein extracts from non‐

transformed  E.  coli  incorporated  into  an  artificial MPB  diet was  found  to  have  no  effect  on 

mortality of MPB larvae and the insects grew normally to pupation (data not shown). As such, 

although a His  tag was  included  to assist  in purification of  the Vip3 proteins, purification was 

not considered necessary and unpurified Vip proteins were incorporated into the artificial diets 

in all bioassays. Five concentrations (0, 3, 10, 30 and 100 µg) of each  freeze‐dried, unpurified 

Vip3 protein and four concentrations (0, 3, 10 and 30 µg) of Cry2Aa protein were incorporated 

per gram  into an artificial MPB diet (see 3.2.6) and the effect on MPB  larvae was  investigated 

over a 10‐day period.  

 

The  average weight  of  negative  control  larvae  fed  on  diets without  Vips  or  Cry2Aa  protein 

consistently ranged between 70 and 80 mg after 10 days growth. Further, all larvae fed on the 

control diet developed  into  the  fifth‐instar  stage of  their  life  cycle. For  larvae  fed on Cry2Aa 

diets, the average mortality at 3, 10 and 30 µg per g was 13, 10.6 and 36 %, respectively. On 

Page 77: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

53  

average, the growth of surviving larvae on this diet at 3, 10 and 30 µg per g diet was reduced by 

91, 98 and 99%, respectively (Fig. 3.6) and they only developed to their second instar (data not 

shown). In all diets containing Vip3Aa35, Vip3Af1, Vip3Ag and Vip3Ca2, apart from one bioassay 

with Vip3Af1,  there was  little or no  effect observed on  the  growth or development of MPB 

larvae and all larvae developed to fifth instars (Fig. 3.7). 

 

Page 78: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

54  

  

  

Fig. 3.4: SDS‐PAGE analysis of Vip3 and Cry2Aa proteins expressed in E. coli. Panels A‐F are stained gels from studies involving the expression of Vip3Aa35, Vip3Af1, Vip3Ag, Vip3Ca2, Vip3Ba1 and Cry2Aa, respectively. Lane M: Protein molecular weight marker (kDa). Lane 1: Soluble protein fraction of untransformed E. coli. Lane 2: Soluble protein  fraction of E. coli  transformed with  its respective vip or cry gene. Lane 3:  Insoluble protein fraction of untransformed E. coli. Lane 4: Insoluble protein fraction of E. coli transformed with its respective vip or cry gene.  * Denotes bands which are only present in the protein extracts derived from transformed E. coli.  

Page 79: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

55  

 

 

 

 

 

 

 

Table 3.5: MS/MS identification of the putative Vip3 proteins expressed in E. coli 

 

     Group     Identification  Mascot score  Protein coverage 

1  Vip3Aa 10118 55% 2  Vip3Af1  5324  68% 3  Vip3Ag 9379 70% 4  Vip3Ca  4634  71% 5  Vip3Ba 8861 76% 

 

In contrast, the growth of  larvae fed on a diet containing Vip3Ba1 was reduced by 83.8, 84.2, 

71.8 and 89.2 % at concentrations of 3, 10, 30 and 100 µg per g of diet, respectively (Fig 3.6). 

The mortality at 3 µg per g diet was 13 %. Most surviving larvae on this diet only developed to 

their third instar stage (Fig. 3.6).   

Page 80: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

56  

Results for Vip3Ba

.........10........20........30........40........50........60........70........ AA MNMNNTKLNARALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGGNLTLDEILKNQDLLNQISDKLDGINGDLGDLIAQ DB_state DB_conf 80........90........100.......110.......120.......130.......140.......150...... AA GNLNSELTKELLKIANEQNLMLNNVNAQLNSINATLNTYLPKITSMLNEVMKQNYVLSLQIEFLSKQLQEISDKLDIIN DB_state DB_conf .160.......170.......180.......190.......200.......210.......220.......230..... AA LNVLINSTLTEITPAYQRIKYVNDKFDELTSTVEKNPKINQDNFTEDVIDNLTDLTELARSVTRNDMDSFEFYIKTFHD DB_state DB_conf ..240.......250.......260.......270.......280.......290.......300.......310.... AA VMIGNNLFSRSALKTASELIAKENIHTRGSEIGNVYTFMIVLTSLQAKAFLTLTTCRKLLGLADIDYTQIMNENLDREK DB_state 0 DB_conf 8 ...320.......330.......340.......350.......360.......370.......380.......390... AA EEFRLNILPTLSNDFSNPNYTETLGSDLVDPIVTLEAEPGYALIGFEILNDPLPVLKVYQAKLKPNYQVDKESIMENIY DB_state DB_conf ....400.......410.......420.......430.......440.......450.......460.......470.. AA GNIHKLLCPKQREQKYYIKDMTFPEGYVITKIVFEKKLNLLGYEVTANLYDPFTGSIDLNKTILESWKEDCCEEDCCEE DB_state 0 00 00 DB_conf 8 99 98 .....480.......490.......500.......510.......520.......530.......540.......550. AA DCCEEDCCEELYKIIEADTNGVYMPLGVISETFLTPIYSFKLIIDEKTKKISLAGKSYLRESLLATDLVNKETNLIPSP DB_state 00 00 DB_conf 88 88 ......560.......570.......580.......590.......600.......610.......620.......630 AA NGFISSIVQNWHITSDNIEPWKANNKNAYVDKTDAMVGFSSLYTHKDGEFLQFIGAKLKAKTEYIIQYTVKGNPEVYLK DB_state DB_conf .......640.......650.......660.......670.......680.......690.......700.......710 AA NNKDICYEDKTNNFDTFQTITKKFNSGVDPSEIYLVFKNQIGYEAWGNNFIILEIKSLETLPQILKPENWIPLGNAEIK DB_state 0 DB_conf 8 ........720.......730.......740.......750.......760.......770.......780.......790AA EDGKIEISGNGSMNQYIQLEQNSKYHLRFSVKGKGRVTMQAQTSHINVPATNEEVSIMIETTRLYGEGIISLLNDEVEN DB_state DB_conf .........800. AA SGVIFSDVSIVKE DB_state DB_conf

Key:  AA ‐ amino acid sequence  DB state ‐ predicted disulfide bonding state (1+disulfide bonded, 0=not disulfide bonded) DB conf ‐ confidence of disulfide state prediction (0=low to 9=high) 

 Fig.  3.5:  The  full  Vip3Ba  amino  acid  sequence.  The  highly  conserved  cysteine  regions  are 

highlighted in yellow, while the predicted disulphide bonding is highlighted in green (Ceroni et 

al., 2006). 

 

 

Page 81: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

57  

    

  Fig. 3.6: Maruca larvae after 10 days feeding on artificial diet with and without Bt toxin. (A): Larvae on a diet containing no Bt toxin (0 µg toxin per g diet), (B): Larvae on a diet containing 3 µg of Vip3Ba toxin per g of diet.   

Page 82: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

58  

   

  

     

  

           

   

B

C

Fig. 3.7: Effect of Vip and Cry2Aa proteins on the average weight of surviving MPB  larvae  after  10  days  on  artificial  diets  containing  different  levels  of toxins.  Assays  were  repeated  three  times.  (A):  Group  1  (Vip3Aa35)  and Cry2Aa  proteins,  (B): Group  2  (Vip3Af1)  and  Cry2Aa  proteins,  (C): Group  3 (Vip3Ag)  and  Cry2Aa  proteins,  (D): Group  4  (Vip3Ca2)  and  Cry2Aa  proteins and (E): Group 5 (Vip3Ba1) and Cry2Aa proteins. 

D

Page 83: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

59  

3.4  Discussion  The aim of  this work was  to  identify a vip3 gene  in a collection of Australian Bt  strains  that 

encoded  a  toxin  active  against  the  Maruca  pod  borer  (Lepidoptera).  These  genes  were 

targeted  as  they  are  known  to  have  insecticidal  activity  against  certain  lepidopteran  pests 

(Estruch et al., 1996; Beard et al., 2008). To increase the probability of identifying a vip3 gene 

product with activity against MPB, a diverse  range of Vip3‐encoded proteins were  targeted. 

The  selection  of  the  target  proteins  was  based  on  sequence  analysis  of  Vip3  amino  acid 

sequences  in  the  Bt  database.  Since  approximately  60 %  of  sequences  in  the  Bt  database 

encoded Vip3Aa proteins with 95 % amino acid identity, Vip3Aa35 was arbitrarily chosen as a 

target. Using Vip3Aa35 as a  reference,  four additional Vip3  target proteins, namely Vip3Af1, 

Vip3Ag, Vip3Ca2 and Vip3Ba1, were selected whose amino acid  sequences showed between 

90‐60 % identity to vip3Aa35.   

 

The  screening  of  the  Australian  Bt  collection  for  genes  encoding  the  target  Vip3  proteins 

revealed that it was dominated by vip3A genes (35 %), with a small number of vip3B genes (5 

%) and no vip3C genes. The percentage of Bt strains containing vip3A genes in this study was in 

general  agreement  to  that  reported  in  several  other  studies where  the  incidence  of  vip3A 

genes ranged from 18 to 87 % (Doss et al., 2002; Bhalla et al., 2005; Liu et al., 2007; Beard et 

al., 2008; Hernandez‐Rodriguez et al., 2009; Yu et al., 2011b). The abundance of  vip3 genes 

observed  in  the  current  study  was  also  generally  in  accordance  with  the  Bt  database 

(Crickmore et al., 2014) where the majority of vip3 genes belong to the A  family, with  lesser 

members  in  the B  family and very  few members  in  family C. One of  the Bt  strains  that was 

found  to contain a vip3 gene  in  the present study was previously  found  to contain cry1 and 

cry2 genes by Beard et al.  (2001),  indicating  that both vip and cry genes can exist  in one Bt 

strain.  A  similar  situation  was  also  reported  by  Seifinejad  et  al.  (2008)  and  Hernandez‐

Rodriguez et al. (2009). In the current study, one Bt strain (strain 100) was also found to harbor 

two  vip3  genes  belonging  to  family A,  namely  vip3Af1  and  vip3Ag.  The  presence  of  two  or 

more vip3A genes in a single Bt strain has also been reported by others (Hernandez‐Rodriguez 

et al., 2009; Li et al., 2012; Sauka et al., 2013),  indicating  the  random distribution of various 

vip3A‐type  genes  among  B.  thuringiensis  (Yu  et  al.,  2011b).  This  observation  shows  the 

Page 84: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

60  

diversity  of  vip3‐type  genes  represented  in  the  Bt  pool  and  indicates  that  these  genes  are 

abundant in nature. 

 

Using PCR with primers designed to the target gene sequences, vip3Aa35, vip3Af1, vip3Ag and 

vip3Ba1 were  identified  in  the  Bt  collection whereas  no  Bt  isolate  containing  vip3Ca2 was 

identified.  Primers  were  subsequently  designed  to  amplify  the  full  coding  sequence  of 

vip3Aa35,  vip3Af1,  vip3Ag  and  vip3Ba1  and  the  CDS  of  three  of  the  five  target  vip  genes 

(vip3Aa35, vip3Ag and vip3Ba1) was amplified for subsequent cloning into a protein expression 

vector. It was necessary to chemically synthesise the coding sequences of vip3Af1 and vip3Ca2 

because they were either unable to be cloned (vip3Af1) or were not found in the Bt collection 

(vip3Ca2). Following cloning, the five vip3 genes were expressed in E. coli. Based on the amino 

acid sequence of the encoded proteins, the expected sizes of the proteins were around 90 kDa. 

This was consistent with the sizes of Vip3 proteins reported by others (Yu et al., 2011b; Estruch 

et al., 1996; Hernandez et al., 2013; Palma et al., 2012, Beard et al., 2008).  

 

SDS‐PAGE analysis of the expressed target proteins revealed the presence of a major band of 

approximately  75  kDa  which  was  mainly  present  in  the  insoluble  fraction  for  Vip3Aa35, 

Vip3Af1,  Vip3Ag  and  Vip3Ca2  but  in  both  soluble  and  insoluble  fractions  for Vip3Ba1. High 

molecular weight bands and some  lower bands were also  found  in some of  the Vip3 protein 

extracts. The high molecular bands are possibly aggregates, a phenomenon common reported 

during the overexpression of recombinant protein in E. coli (Lebendiker and Danieli, 2014). This 

can  sometimes be overcome by  the use of  fusion proteins and buffers or  solvents  to obtain 

stable  proteins  and  proper  protein  folding  (Sorensen  and  Mortensen,  2005;  Bondos  and 

Bicknell, 2003). It is possible that the low molecular weight bands reflect degradation products 

of the recombinant protein. Andberg et al. (2007) reported that proteins with purification tags 

were  easily  cleaved  in  the  presence  of  a  buffer  and metal  salts.  This  is  likely with  the  Vip 

proteins  in  this  work  as  they  contained  His  tags  and  were  combined  with  a  buffer  that 

contained Tris‐HCl and sodium salts. 

 

Although the sizes of the five expressed Vips were predicted to be approximately 90 kDa, the 

major band observed in the protein extracts in this study was approximately 75 kDa. This was 

not entirely unexpected as it is known that the migration of proteins electrophoresed through 

Page 85: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

61  

SDS‐PAGE  is  influenced by many numerous  factors and does not always provide an accurate 

reflection of their molecular weight (Jong et al., 1978). For example, one possible reason why 

the  protein  extracts  resolved  at  75  kDa  is  the  fact  that  an  increased  pH  in  the  Tris‐glycine 

buffer system accelerates the rate of protein migration on SDS‐PAGE (Schagger and von Jagow, 

1987; Liu and Chang, 2010). To provide definitive evidence that the 75 kDa bands were indeed 

the target vips, the protein bands were excised and analysed by MS/MS. The analysis revealed 

that the bands were indeed the target proteins and, based on this evidence, the proteins were 

used for insect bioassays. 

 

A protein solubility prediction  (Wilkinson and Harrison 1991) carried out  for the Vip3 protein 

sequences  revealed  that  the  chances of  full  solubility of most of  these proteins when over‐

expressed  in E. coli were  low. For example, the solubility scores for Vip3Aa35, Vip3Af, Vip3Ag 

and  Vip3Ca2  ranged  from  37  to  48 %.  In  contrast,  Vip3Ba was  predicted  to  have  a  59.1 % 

chance  of  being  soluble.  Further,  when  Rang  et  al.  (2005)  and  Beard  et  al.  (2008)  over‐

expressed  Vip3Ba1  and  Vip3Bb2  proteins  in  E.  coli,  they were  shown  to  be  present  in  the 

soluble and insoluble fractions, respectively. In another study, Palma et al. (2013) reported that 

Vip3Aa45  and  Vip3Ag4  were  present  in  both  the  soluble  and  insoluble  fractions,  while 

Escudero et al. (2014) and Hernandez‐Martinez et al. (2013) extracted soluble forms of Vip3Aa, 

Vip3Ab, Vip3Ad, Vip3Ae and Vip3Af. Based on this information, both the soluble and insoluble 

fractions of the protein extract derived from the five targeted vips were analysed by SDS‐PAGE.  

 

To assess  the effect of  the Vips on  larvae of MPB, bioassays were conducted where various 

concentrations of the Vips were incorporated into an artificial MPB diet and the effect on MPB 

larvae was investigated over a 10‐day period. The results from these bioassays showed that Vip 

proteins  from the 3A and 3C  families  (Vip3Aa35, Vip3Af1, Vip3Ag, Vip3Ca2) had no effect on 

caterpillar growth, with the MPB larvae fed on diets containing these proteins developing into 

their fifth and final instar stages. Palma et al. (2012) also reported that Vip3C toxin had little or 

no effect on seven other  lepidopteran pests. However, several studies have reported growth‐

inhibiting effects of five different Vip3A proteins on selected lepidopteran pests (Estruch et al., 

1996; Chakroun et al., 2012; Hernandez‐Martinez et al., 2013).  In  the  current  study, Vip3Ba 

toxin was shown to  inhibit the growth of MPB  larvae by 90 % when exposed to 3 ppm of the 

toxin (soluble and  insoluble fractions). These results are consistent with, and extend the data 

Page 86: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

62  

of Rang et al. (2005), who demonstrated that Vip3Ba  impaired the  larval growth of two other 

lepidopteran species (Ostrinia nubilalis and P. xylostella).  

 

The  results presented  in  this chapter demonstrate  for  the  first  time  that  the growth of MPB 

larvae is severely inhibited by low levels of Vip3Ba protein. Thus, it is proposed that the vip3Ba 

gene could complement cry genes  in  the development of Bt cowpeas resistant  to MPB,  thus 

contributing  to  an  effective  strategy  for  insect  resistance  management.  This  combination 

would  considerably  reduce  the  likelihood  of  development  of  resistance  in  MPB,  help  to 

increase yield and income, and reduce the dependency on pesticides. 

   

Page 87: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

63  

CHAPTER FOUR 

Transgenic cowpeas (Vigna unguiculata L. Walp) expressing Bacillus 

thuringiensis (Bt) Vip3Ba protein to protect against the Maruca pod borer 

(Maruca vitrata) 

4.1  Introduction 

Cowpea  is an  important grain  legume  in  the developing world.  It  is  cultivated  in  the  tropics 

with West Africa producing close to 5 million tonnes of dry grain (FAOSTAT, 2013). It is adapted 

to the savannah region because of its drought tolerance (Boukar et al., 2013) and is grown by 

resource‐poor  farmers  for multiple  uses  including  food  and  fodder  (Nkongolo  et  al.,  2009; 

Labuschagne et al., 2008; Murdock et al., 2008).  

 

Cowpea  production  is  constrained  by  diseases  and  pests,  with  insects  causing  significant 

economic losses. The insect pests that attack cowpea include pod sucking bugs, weevils, flower 

bud  thrips  and  pod  borers,  and  are  responsible  for  cowpea  losses  of  increasing  economic 

significance  (Singh and van Emden, 1979). The Lepidoptera pests, which  include  the cowpea 

seed moth, Cydia ptychora, and the pod borers, among others, are of major concern and can 

account for losses up to 100 % (Jackai and Daoust, 1986). MPB  is the most devastating  insect 

pest responsible for losses of up to 80 % if no control measures are employed. The larva is the 

most destructive stage of this pest (Jackai and Daoust, 1986; Ngakou et al., 2008; Singh & van 

Emden, 1979).  

 

The development of host plant resistance has been very successful in controlling certain insect 

pests. Cowpea  lines with  resistance  to  the  cowpea  curculio beetle, aphids and  flower  thrips 

have been developed in national breeding programmes and adopted in several countries (Hall 

et al., 2003). Breeding  for host plant  resistance, however, has not proved  to be practical  for 

MPB. Although wild Vigna species containing genes  for  resistance  to MPB exist,  these genes 

could  not  be  crossed  into  cowpea  due  to  sexual  incompatibility  (Fatokun,  2002).  As  such, 

controlling  infestations  of  MPB  has  been  achieved  through  the  use  of  insecticides  and 

microbial biopesticide formulations (Taylor, 1968). However, farmers  in the tropics can rarely 

afford them (Isman, 2010).  

 

Page 88: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

64  

Genetic engineering has been proposed as an option  to  improve cowpea yields  (Machuka et 

al.,  2000).  Incorporating  useful  genes  into  cowpea  germplasm  using  genetic  engineering 

depends  on  the  availability  of  a  reproducible  transformation  system  to  generate  transgenic 

plants  (Popelka  et  al.,  2006; Aragao  and  Campos,  2007;  Citadin  et  al.,  2013).  In  vitro  plant 

regeneration  techniques have been applied  to grain  legumes  via direct  shoot organogenesis 

(Raveendar  et  al.,  2009;  Le  et  al.,  2002)  and  indirect  organogenesis  comprising  the 

establishment  of  callus  cultures,  somatic  embryogenesis  or  embryogenic  cell  suspension 

cultures (Aasim et al., 2010; Ramakrishan et al., 2005; Anand et al., 2000). In these techniques, 

various workers  have  utilized  different  organs  or  tissues  as  the  starting material  including 

mature seeds (Raveendar et al., 2009), cotyledonary nodal cuttings (Le et al., 2002; Popelka et 

al., 2006; Chaudhury et al., 2007) mature embryos (Penza et al., 1991), plumules (Aasim et al., 

2010) or shoot apices (Mao et al., 2006). Despite several reports over nearly three decades, the 

genetic  engineering  of  cowpea  is  still  challenging,  consistent with  the  generally  recalcitrant 

nature of legumes to in vitro manipulation (Somers et al., 2003). This is well illustrated by the 

many methods that have been trialled using cowpea regeneration via somatic embryogenesis 

and direct multiple shoot organogenesis (Garcia et al., 1987; Brar et al., 1999; Popelka et al., 

2006; Chaudhury et al., 2007; Raveendar et al., 2009; Behura et al., 2015).     

 

Garcia et al.  (1987) were among the  first to attempt transformation experiments  in cowpeas 

using  Agrobacterium.  Although  transgene  expression  in  callus  cultures  was  reported,  no 

regenerated  plants  were  obtained.  More  recently,  Agrobacterium‐mediated  and  biolistic 

transformation have been used  successfully  to  introduce genes  conferring  traits of potential 

agronomic importance into cowpea. These traits include insect resistance, herbicide resistance 

and virus resistance (Popelka et al., 2006; Adesoye et al., 2008; Solleti et al., 2008; Higgins et 

al., 2012; Citadin et al., 2013; Cruz and Aragao, 2014).  

 

A  cry  transgene has been  recently used  to generate many  cowpea  lines expressing Cry 1Ab 

protein and one line was selected as a breeding parent following several years of field trialling 

against Maruca in the field in West Africa (Higgins et al., 2012; Mohammed et al., 2014). It has 

been  shown, however,  that  insects  can develop  field‐evolved  resistance  to  a  single Bt  gene 

(Mahon, 2007). As such,  it  is possible that Maruca could eventually develop resistance to the 

Cry 1Ab protein. To manage this possible resistance to the Bt cowpea, a second Bt gene with a 

Page 89: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

65  

different mechanism of action  could be  combined with  the  cry  gene  in  the existing  cowpea 

line.  Stacking  of  a  vip3  and  the  cry1Ab  gene  is  proposed  here  as  a  long‐term  solution  for 

resistance management.  

 

In the previous chapter, a vip3Ba gene was  isolated and  its product shown to strongly  inhibit 

the growth and development of MPB  larvae. This gene was therefore selected as a candidate 

to  transform  cowpea. This  chapter describes  the  transformation of  cowpea with  the  vip3Ba 

gene optimized for expression in plants and using Agrobacterium tumefaciens for transfer. The 

transgenic  lines were  shown  to express  the  vip3Ba gene at  varying  levels.  Laboratory‐based 

bioassays with MPB  feeding on  cowpea  leaf material  from  four different  cowpea  lines with 

varying  concentrations  of  Vip3Ba  confirmed  that  Vip3Ba was  a  very  effective  toxin  for  the 

control of MPB  larvae. Therefore, stacking  the vip3Ba gene with cry genes such as cry1Ab  is 

proposed for sustainable MPB management.  

 

4.2  Materials and methods 

 

4.2.1  Construction of a Vip3Ba gene for plant expression 

To enhance the expression of the Bt vip3Ba gene  in cowpea, the coding region was modified 

according  to Perlak et al.  (1991). The GC content was  increased, polyadenylation signals and 

mRNA destabilizing sequence motifs were deleted and plant‐preferred codons were used. The 

re‐designed  gene  was  synthesized  by  GeneArt  and  inserted  into  an  Agrobacterium 

tumefaciens‐ binary vector based on pART27  (Gleave, 1992) but  in which  the Nos‐NptII was 

replaced  with  an  S1‐Npt  II  from  pPLEX  502  (Schunmann  et  al.,  2003)  using  the  assembly 

method described by Gibson (2009) and Gibson et al. (2011) in section 2.4.2.  The expression of 

the  vip3Ba  gene  was  under  the  control  of  the  Arabidopsis  small  subunit  promoter  and 

Nicotiana  tabacum  small  subunit  3’  end  derived  from  pSF  12  (Tabe  et  al.,  1995).  Electro‐

competent  A.  tumefaciens  AGL1  cells  were  transformed  with  the  binary  vector  by 

electroporation (see section 2.7). Plasmid DNA was extracted from the AGL1 cells as described 

in section 2.2.3 and used to re‐transform E. coli (section 2.8).   

 

 

 

Page 90: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

66  

4.2.2  Transformation of cowpea 

4.2.2.1 Preparation of Agrobacterium culture 

An aliquot of 400 µL of glycerol stock of the Agrobacterium tumefaciens strain AGL1  (Lazo et 

al., 1991) containing the Vip3Ba construct was added to 100 mL of MGL liquid medium (section 

2.1.2) in a sterile 250 mL flask. Spectinomycin (50 mg/L) was added for selection.  The culture 

was grown overnight  in an orbital shaker at 28 ºC at 200  rpm and centrifuged  for 15 min at 

7500 g at  room  temperature. The pellet was  re‐suspended  in 100 mL of cowpea  suspension 

liquid medium (section 2.12.3) by placing on an orbital shaker at 200 rpm for a minimum of 1 h 

at  28  ºC.  An  additional  100  mL  of  cowpea  suspension  liquid  medium  was  added  to  the 

Agrobacterium  culture prior  to  infection of explants, making a  total of 200 mL,  sufficient  to 

immerse 400 explants in eight 250 mL flasks.   

 

4.2.2.2 Preparation of cowpea explants and Agrobacterium‐mediated transformation  

The  transformation of cowpea was a modified version of a protocol by Popelka et al.  (2006) 

(See Table 4.1 for details of the modifications made to the original protocol). Dry cowpea seed 

(30 g) was weighed into a 250 mL Schott bottle and sterilized by adding approximately 50 mL of 

70 % ethanol for 1 min. The bottle was then shaken vigorously for 30 s and the ethanol poured 

off. A volume of 50 mL of 20 % commercial bleach was added and allowed to stand for 30 min 

at room  temperature. The seeds were rinsed 5  times  in sterile reverse osmosis  (RO) purified 

water and seeds were allowed to imbibe in 50 mL of sterile RO water overnight. 

 

The excess water was poured from the  imbibed seed and the seed coat removed aseptically.  

The seed was split in two by separating the cotyledons. Using the cotyledon with the attached 

embryonic  axis,  the  lower  ⅔  of  the  radicle was  excised.  This  is  referred  to  as  the  explant. 

Approximately 50 explants were placed  in  sterile 250 mL  flasks containing 10 mL of cowpea 

suspension  liquid medium  containing no  L‐cysteine.  For one experiment, 400 explants were 

placed in eight flasks. 

 

The cowpea suspension  liquid medium was poured off the explants. Approximately 25 mL of 

the re‐suspended Agrobacterium culture was added to submerge the 50 explants. The explants 

were sonicated for 30 s and  incubated for a minimum of 1 h on a rotary shaker at 28 ºC and 

200 rpm. The Agrobacterium culture was poured off and discarded and the explants placed 

Page 91: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

67  

Table 4.1: Modifications of the transformation system used for cowpea  

 Transformation protocol according 

to Popelka et al. (2006) 

Modifications made in the 

current study 

Seed sterilization  ‐ Dry seed sterilized for 45 minutes 

in 50 % bleach. 

‐  Dry  seed  sterilized  in  70  % 

ethanol for 1 minute, followed by 

20  %  commercial  bleach  for  30 

minutes. 

Agro‐infection stage  ‐  Wounded  the  explants  using  a 

scalpel blade. 

‐ Explants sonicated for 30 s while 

submerged  in  Agro  infection 

culture. 

Co‐cultivation stage  ‐  Infected  explants  co‐cultured  for 

6 days. 

‐ Incorporated 1 g/L of L‐cysteine in 

the co‐cultivation media. 

‐ Infected explants co‐cultured for 

3 days. 

‐  Absence  of  L‐cysteine  in  co‐

cultivation media. 

Shoot induction stage  ‐  Incorporated  250  mg/L  sodium 

thiosulfate  in  the  shoot  induction 

medium. 

‐ Absence of sodium thiosulphate 

in the shoot induction medium. 

Selection Conditions  ‐  Explants  on  shoot  induction 

medium  without  selection  for  12 

days i.e. Days 4 – 16 (Table 4.2). 

‐  The  explants  were  then 

transferred  to  selection  media 

(phosphinothricin)  at  a  constant 

level for the next eight sub‐cultures 

including rooting stage.  

‐  Explants  were  immediately 

transferred  to  selection 

(kanamycin  at  100  mg/L)  on 

shoot  induction medium  for days 

4 – 16 (Table 4.2). 

‐  The  explants  were  then 

transferred  to  a  higher  level  of 

selection  (150  mg/L  kanamycin) 

for days 17 – 44 (Table 4.2).  

‐  The  selection  agent  was  then 

changed  to  geneticin  at  30 mg/L 

for the remaining cycles including 

rooting  i.e  days  45  –  129  (Table 

4.2). 

Page 92: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

68  

onto new  sterile  filter papers  to blot  the excess  culture medium. Co‐cultivation plates were 

prepared  by  placing  sterile  filter  paper  on  solid  cowpea  suspension  medium.  The  blotted 

explants  were  placed  on  the  filter  paper  plates  and  co‐cultivated  for  3  days  (fourth 

modification) at 28 ºC, 16/8 h (light/dark).   

 

4.2.2.3 Regeneration and maintenance of cowpea cultures 

Following co‐cultivation,  the explants were placed with  the growing  shoot  facing down onto 

solidified  shoot  induction  medium  containing  kanamycin  (100  mg/L)  for  selection  and 

meropenem (Merrem) (25 mg/L) to prevent the growth of Agrobacterium (section 2.12.4). This 

medium contained no sodium thiosulphate. The cultures were incubated for 12 to 14 days in a 

growth  chamber  at  28  ºC,  16/8  h  light/dark  regime.  In  the  second  transfer,  the  cotyledons 

were excised and discarded and the remaining portion of the explants transferred to solidified 

shoot  induction medium with  kanamycin  (150 mg/L) and Merrem  for 12  to 14 days. At  the 

third transfer, the primary shoots were excised and the excess or brown callus trimmed off and 

remaining callus was again placed onto solidified shoot induction medium with kanamycin (150 

mg/L)  selection and Merrem. The  callus was  subsequently  trimmed off  followed by a  fourth 

transfer. At the fifth transfer, any multiple shoots were transferred to shoot induction medium 

with more stringent selection using geneticin (30 mg/L) and Merrem otherwise a further cycle 

with  kanamycin  (150 mg/L) was  repeated.  Following  this,  one more  cycle  of  transfer  onto 

shoot  induction medium with 30 mg/L geneticin was carried out. Large clumps consisting of 

many shoots were separated into smaller clumps or as singles depending on the vigour and the 

callus was trimmed. By the seventh transfer, multiple shoots were separated and at the eighth 

transfer,  single  shoots were placed onto  shoot elongation medium with geneticin  (30 mg/L) 

and Merrem  for  elongation  and  rooting  (section  2.12.5). Depending on  their  height,  shoots 

were either placed  in Petri plates or 250 mL pots. The  shoots  that developed healthy  roots 

(plantlets) were transferred into small pots (50 cm diameter x 10 cm height) containing a light 

sandy soil mix  (25 % perlite, 25 % vermiculite, 30 % river sand and 20 % commercial potting 

mix), and subsequently maintained in the culture room for up to 4 weeks to establish a healthy 

root system and acclimatize prior to transfer to the greenhouse. During this stage the putative 

transgenics were screened by PCR  (see 4.2.3) after which positive plants were transferred to 

soil (70 % commercial potting mix, 10 % perlite, 10 % river sand, 10 % peat, 1.5 g/L Osmocote, 

Page 93: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

69  

0.5 g/L Nitram and 3 g/L Carb  lime)  in 20 cm pots  in the glasshouse. A brief summary of the 

steps in the transformation and regeneration of cowpea is outlined in Table 4.2. 

  

Table 4.2:  Outline of steps in cowpea transformation with the plant‐optimized vip3Ba gene 

Step  Procedure  Time required 

1  Dry seed sterilization  1 h 

2  Seed imbibitions  Overnight 

3  Explant preparation  400 explants in 3 h 

4  Sonication of explants in presence of Agrobacterium  30 s  

5  Infection with Agrobacterium  1 h 

6  Co‐cultivation with Agrobacterium  Days 1 – 3  

7  First round of shoot induction (in presence of cotyledons) Days 4 – 16  

8  Cotyledon excision  Day 17

9  Second round of shoot induction Days 17 – 28  

10  Third round of shoot induction  Days 29 – 44  

11  Fourth round of shoot induction  Days 45 – 55  

12  Fifth round of shoot induction  Days 56 ‐ 69 

13  Sixth round of shoot induction  Days 70 ‐ 84 

14  Seventh round of shoot induction  Days 85 ‐ 99 

15  First round of shoot elongation and rooting Days 100 ‐ 114 

16  Second round of shoot elongation and rooting  Days 115 ‐ 129 

16  Acclimatization of rooted plantlets in sandy soil mix  Days 130 ‐ 145  

17  Transfer of established plants to soil in greenhouse  Days 115 ‐ 145  

 

 

4.2.3  Detection of vip3Ba and nptII genes in the transgenic plants 

To test for the presence of the transgenes (vip3Ba and nptII)  in putatively transgenic cowpea 

plants,  genomic  DNA  was  extracted  using  the  lysis  method  described  in  section  2.13. 

Approximately  100  ng  of  genomic  DNA  was  used  as  a  template  for  a  PCR  as  previously 

described in section 2.14 using the primers described in Table 4.3. Water and/or DNA from the 

Page 94: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

70  

non‐transformed cowpea  line  IT86D was used as a negative control while plasmid DNA with 

vip3Ba  and  nptII  genes was  used  as  a  positive  control.  The  PCR  products were  resolved  by 

electrophoresis  through  1.8  %  agarose  gels  and  made  visible  with  a  transilluminator  gel 

documentation system (GelDoc 2000 software, BioRad).  

 

Table 4.3:  Primer sequences for the detection of nptII and vip3Ba genes in transgenic plants 

Primer name  Primer sequence Product size

nptII F: GCTTGGGTGGAGAGGCTATTR: TCATTTCGAACCCCAGAGTC 

970 bp 

Vip3Ba_set1 F: GAACGCTCAGCTCAACTCCA R: GGTGGAGTTGATGAGCACGT 

187 bp 

 

4.2.4  Detection and estimation of Vip3Ba expression in transgenic plants 

Seeds  from  the T0 transgenic  lines were harvested and sown  to obtain T1 plants  for DNA and 

protein isolation. Young fully expanded leaves of T1 plants (7‐days old) were harvested for PCR 

and  expression  of  Vip3Ba  protein  was  detected  using  western  blot  analysis  following  the 

procedures described in section 2.16. The amount of Vip3Ba protein was estimated based on a 

standard curve derived using protein standards from E. coli expressing Vip3Ba protein at 1 ng, 

3 ng, 10 ng and 30 ng per lane. The data were expressed as ng Vip3Ba per mg of total soluble 

protein. 

4.2.5  Insect bioassays using transgenic leaf material  

Leaves of  transgenic  cowpea  lines expressing Vip3Ba were  fed  to Maruca  larvae. Bt cowpea 

line 709A expressing Cry1Ab previously developed at CSIRO (Higgins et al., 2012) was used as a 

positive  control while  the non‐transgenic parent  line  IT86D was used  as  a negative  control. 

Feeding trays consisted of 32 wells (1 cm diameter x 1 cm height). For each line, sixteen wells 

were partially  filled with 5 mL of 1 % water agar containing 0.1 %  (w/v) sorbic acid  to avoid 

fungal contamination  (Acharjee et al., 2010). Approximately 20 mg of  fresh  leaf material was 

placed on the agar in each well. 

 

One 6‐day old  larva (2.2 ± 0.1 mg) was  introduced onto each  leaf and the trays sealed with a 

perforated film using a hot sealer. The assays were done in a climate chamber at 26 ºC and 50 

Page 95: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

71  

% relative humidity. Surviving larvae were re‐fed with fresh leaf every other day. After 10 days, 

the bioassay results were scored; mortality and final weights of surviving larvae were recorded. 

Three  separate  bioassay  experiments were  conducted  for  each  cowpea  line,  resulting  in  a 

minimum number of replications of 48 per treatment. 

 

4.3  Results 

4.3.1  Reconstruction of the vip3Ba gene for cowpea transformation 

Prior to transformation  into cowpea, the coding region of the vip3Ba gene was optimized for 

plant expression by increasing the GC content from approximately 30 % to 50 %, and deleting 

the eight potential polyadenylation sites and twelve mRNA destabilizing sequence motifs that 

were present. The codons were also optimized to enhance translation in dicots. These changes 

are summarized in Table 4.4.   

 

The reconstructed vip3Ba gene (the full DNA sequence of the open reading frame is shown in 

Appendix  II and  its sequence comparison with  the bacterial vip3Ba gene  in Appendix  III) was 

cloned  into the binary vector, pART27, and electroporated  into A. tumefaciens AGL1  (Fig. 4.1 

and  4.2).  To  confirm  the  presence  of  the  construct  in  A.  tumefaciens,  plasmid  DNA  was 

extracted  from bacterial cultures and digested with EcoRV and PvuII.   Four  fragments of  the 

expected sizes (1.5, 2.7, 4.4, 6.4 kb) were observed confirming the presence of the construct 

(Fig. 4.3). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 96: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

72  

 

 

Table  4.4:  A  comparison  of  the  vip3Ba  gene  from  Bt  with  the  version  optimized  for expression in plants 

Parameter Original vip3Ba 

 Optimized vip3Ba 

 

G+C content  29.8% 50.5% PolyA sites (AATAAA and/or AATAAT)  8  0 RNA destabilizing sequences (ATTTA) 12 0 Examples of codon usage change     

‐ Isoleucine  ATT  ATC ‐ Leucine  TTA CTC ‐ Proline  CCA  CCT ‐ Arginine  AGA/CGT CGA ‐ Valine  GTA  GTT/GTC ‐ Tyrosine  TAT TAC 

 

 

 

 

 

Fig. 4.1: Schematic diagram of the Agrobacterium binary vector T‐DNA; LB, RB: left and right borders  of  Agrobacterium  T‐DNA,  respectively.  The  antibiotic  selection  gene  neomycin phosphotransferase  II  (nptII)  from  E.  coli  was  flanked  by  the  S1  promoter  derived  from segment 1 of  the  subterranean clover  stunt virus  (SCSV) genome and segment 3  (S3) 3′ end while the optimized coding region of the vip3Ba gene was flanked by the Arabidopsis thaliana small subunit (AraSSU) promoter and Nicotiana tabacum small subunit (TobSSU) 3′ end.  

 

 

 

 

Page 97: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

73  

 

 

 

 

Fig. 4.2: Plasmid map showing unique restriction sites in the pVip3Ba construct used in the 

transformation of cowpea 

 

Page 98: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

74  

  

Fig.  4.3:    Confirmation  of  the  Vip3Ba  cassette  in  the  Agrobacterium  binary  vector  by restriction  digestion.  Lane M:  DNA Molecular  ladder;  Lanes  1  and  2:  Agrobacterium  DNA digested with the enzymes EcoRV and PvuII resulting in the expected four fragments of 1.5, 2.7, 4.4 and 6.4 kb, respectively. 

 

 

 

 

 

 

Page 99: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

75  

4.3.2  Transformation and regeneration of cowpea with the optimized vip3Ba gene  

Sterilized  dry  cowpea  seed  was  imbibed  with  water  and  explants  were  prepared  for 

transformation by excising approximately ⅔ of  the radicle  from  the cotyledon containing  the 

embryonic axis (Fig. 4.4 A). The explants were subsequently co‐cultivated with Agrobacterium 

containing  the  optimized  vip3Ba  gene  for  3  days  (Fig.  4.4  B)  before  being  incubated  on 

selection media (Fig. 4.5 A) for a maximum of 14 days. The cotyledons and primary shoots were 

subsequently excised (see 4.2.2.3) (Fig. 4.5 B) to obtain callus. Subsequent cycles of transfer of 

calli to fresh shoot induction medium led to the formation of multiple shoots (Fig. 4.5 C) which 

were  separated  to  obtain  single  shoots  (Fig.  4.5 D,  E) which  further  developed  into  rooted 

plantlets (Fig. 4.5 F) that were first acclimatized prior to transfer to the glasshouse (Fig. 4.5 G).  

Page 100: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

76  

 

 

Fig. 4.4:  Cowpea explants used for transformation. (A) Cotyledons with attached axes that had their radicle tips removed (arrows) ready for infection with Agrobacterium and (B) after co‐cultivation with Agrobacterium for 3 days.  

 

Page 101: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

77  

Fig.  4.5:    In  vitro  regeneration  of  cowpea  following  co‐cultivation  with Agrobacterium.  (A)  Cowpea  explant  with  cotyledon  and  primary  shoots  on shoot  induction medium with  selection at 2 weeks  (B)  trimmed explant with cotyledon and primary shoot removed at 4 weeks  (C) multiple shoots  formed on callus  (D)  single  shoots  formed on  shoot  induction medium with 30 mg/L geneticin at 8 weeks (E) shoots grown on medium with 30 mg/L geneticin at 10 weeks, (F) individual shoots in elongation and rooting medium at 14 weeks and (G) rooted plants in the soil at 16 weeks.  

Page 102: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

78  

4.3.3  Characterization of transgenic lines by PCR  

A  total  of  6696  explants  were  co‐cultivated  with  Agrobacterium  containing  the  vip3Ba 

binary vector. Following selection, 77 putative independent transgenic lines were obtained, 

with all plants that regenerated from one explant considered as clones (siblings) belonging 

to one transgenic event. To assay for the presence of the transgene in these lines, genomic 

DNA was extracted and used as a template  in PCR using primers designed to amplify a 970 

bp region of the nptII gene and a 187 bp fragment of the vip3Ba gene (Fig. 4.6). Of the 77 

plants,  73 were  positive  for  both  the  vip3Ba  and  nptII  genes  (Table  4.5),  resulting  in  an 

average  transformation  frequency  of  1.1  %. While  the  copy  number  of  inserts was  not 

determined,  transgenic  lines  with  a  single  locus  were  selected  based  on  segregation 

analysis.  Lines V24, V25, V43 and V87  showed Mendelian  inheritance of  the  vip3Ba gene 

with a segregation ratio of 3:1 following a Chi square analysis (Table 4.6). 

 

 

4.3.4  Expression of Vip3Ba in T1 generation 

All  the 73 T0 plants were  fertile and  seed  from 42  lines was collected  for  further work. A 

minimum of 8 seeds from each of the 42 T0 lines were germinated to produce T1 plants. The 

non‐transgenic  parent  line  (IT86D)  was  propagated  as  a  negative  control.  Total  soluble 

protein (TSP) was extracted from  leaf samples from a pool of 6‐8 T1 plants generated from 

each of  the 42  transgenic  lines. A 40 µg aliquot of TSP was  then  subjected  to  SDS‐PAGE, 

blotted  to  membranes  and  analysed  for  expression  of  Vip3Ba  by  western  blot  using  a 

Vip3Ba‐specific monoclonal antibody. Of  the 6‐8 T1 plants derived  from each of  the 42 T0 

lines that were analysed, a band of the expected size for Vip3Ba (  ̴75 kDa) was detected in 

extracts from 9 of the 42 lines (ie, lines V9, V24, V25, V43, V56, V87, V107, V176 and V191) 

(Table 4.5). An additional, non‐specific band of  2̴2 kDa was also observed in protein extracts 

from all cowpea  lines  including the non‐tranformed negative control. A representative blot 

of TSP extracts  from T1 progeny derived  from  lines V9, V24, V25, V43, V56, V87 and V107 

showing  average  expression  in  these  lines  is  displayed  in  Fig.  4.7.  The  concentration  of 

Vip3Ba protein in the extracts was estimated by visual comparison with known levels (1 ng, 

3 ng, 10 ng, 30 ng and 100 ng) of E. coli‐expressed Vip3Ba protein. The limit of detection of 

Vip3Ba protein was  found  to be 1.5 ng, which  is equivalent  to 37.5 ng/mg TSP  (data not 

Page 103: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

79  

shown). Based on this, the levels of Vip3Ba protein expression in the 7 lines ranged between 

0.25 and 5.0 µg/mg TSP (Table 4.7). 

 

 

 

Fig.  4.6:    PCR  analysis  of  10  putative  transgenic  cowpea  lines  using  (A)  vip3Ba‐specific primers designed  to amplify a 187 bp product and  (B) nptII‐specific primers designed  to amplify a 970 bp product. Lane M: DNA Molecular marker; Lane N: water (negative control); Lane  P:  Plasmid DNA  of  the  optimized  gene  construct  (positive  control);  numbers  above other  lanes  represent  the  line number of  randomly  selected  transgenic cowpeas used  for PCR analysis. 

 

Page 104: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

80  

 

 

 

Table 4.5: Summary of the molecular analysis of transgenic cowpea lines 

 

No. of primary transgenics 

No. of lines PCR positive for nptII 

No. of lines PCR positive for vip3Ba 

No. of lines tested by western blots 

No. of lines with detectable levels of Vip3Ba protein 

 77  

 73 

 73 

 42 

 9 

 

 

 

 

Table 4.6:  Segregation analysis of transgenic cowpea T1 plants 

Vip3Ba lines 

No. of 

plants 

tested 

Positive 

(vip3Ba) 

Negative 

(vip3Ba) Ratio  X2 

V24  13  10 3 3.3:1  1.83 

V25  8  7 1 7:1  0.11 

V43  25  16 9 1.8:1  1.61 

V87  36  26 10 2.6:1  0.147 

 

 

 

 

 

Page 105: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

81  

T1 progeny from four lines, namely V24‐9, V25‐8, V43‐3 and V87‐2, were selected for further 

analysis. The selection was based on  the  fact  that variation  in Vip3Ba expression between 

the  four  lines could serve  to determine whether  insect mortality was dependent on  toxin 

dosage. The selected T1 plants were grown on to produce T2 seed, and at least five T2 plants 

from each of  these  four  lines were  further  subjected  to Western blot analysis. Figure 4.8 

shows blots of extracts from progeny of lines V25, V24, V43 and V87, indicating expression 

in the segregating progeny of the four selected lines.  

 

In  the  four selected T1 transgenic  lines  (V24, V25, V43 and V87), plants expressing Vip3Ba 

showed abnormal phenotype. The phenotype was characterized by stunted growth (lines 24 

and 43), deformed and or wrinkled  leaves  (lines 43 and 87). The non‐transformed parent 

line IT86D and the null segregants appeared phenotypically normal (Fig. 4.9). 

 

 

     

 

 

Page 106: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

82  

     

Fig. 4.7: Western blots using a monoclonal antibody to Vip3Ba showing the  levels of Vip3Ba  in seven cowpea  lines using varying  levels of 

Vip3Ba  expressed  in  E.  coli  as  standards.  In  both  blots,  Lane M  is  the  protein molecular weight  ladder.  Lanes  L1  to  L5  represent  E.  coli 

expressed Vip3Ba loaded at 100, 50, 25, 12.5 and 6.25 ng per lane, respectively. Blot A includes protein (40µg/lane) from cowpea lines 9, 24, 

25 and 43 while Blot B includes protein (40µg/lane) from lines 56, 87 and 107.  

Page 107: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

83  

 

 

 

 

Table 4.7: Levels of Vip3Ba toxin in the T1 progeny of seven cowpea lines.  

 

Line  Level (in ng) of Vip3Ba toxin in 40 ug TSP  Vip 3Ba (µg/mg TSP)  

V9  50  1.25 V24  50 1.25 V25  50  1.25 V43  75  1.9 V56  10 0.25 V87  200  5.0 V107  25 0.63 

 

Page 108: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

84  

 Fig. 4.8:  Western blot analysis to determine Vip3Ba expression in transgenic cowpea lines using a monoclonal antibody to Vip3Ba.  Blot A: Line V24: Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 6: TSP (40 µg) extract from six T2 plants; Lanes 7 to 9: 30 ng, 100 ng and 300 ng protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Blot B: Line V25: Lanes 1 to 8: TSP (40 µg) extract from eight T1 plants; Lanes 9 to 10: 10 ng and 30 ng protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Blot C: Line V43: Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 6: TSP (40 µg) from six T2 plants; Lanes 7 to 9: 30 ng, 100 ng and 300 ng protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Blot D: Line V87: Lane M: Protein precision markers; Lanes 1 to 5: TSP (40 µg) from five T2 plants; Lanes 6 to 9: 10 ng, 30 ng, 100 ng and 300 ng Vip protein from E. coli expressing Vip3Ba protein (positive control). Vip3Ba band migrates at ~75 kDa.  

Page 109: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

85  

 

Fig.  4.9:  Phenotypes of selected  transgenic  T1  cowpea lines  expressing  Vip3Ba protein  at  different  ages.  (A) Line  V24  at  3  weeks  after sowing; (B) Line V25 at 2 weeks after  sowing;  (C)  Line V43 at 2 ½ months after sowing; (D) Line V87  at  3  weeks  after  sowing and;  (E)  3‐week  old  negative segregants  of  lines  V43  and V87. 

 

Page 110: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

86  

4.3.5  Efficacy of transgenic lines expressing Vip3Ba protein on MPB larvae 

To  test  the  effect  of  the  selected  transgenic  lines  expressing  the  Vip3Ba  toxin  on  the 

mortality of MPB  larvae, a replicated series of bioassays was carried out. Sixteen replicate 

leaf  samples  from each of  the  four  selected Vip3Ba‐expressing  cowpea  lines were  fed  to 

MPB larvae and the effect of the toxins was investigated over a 10‐day period by measuring 

MPB mortality and the weight of any surviving larvae.  As controls, samples were also taken 

from leaves of the positive control Cry1Ab‐line (709A) and from the non‐transgenic negative 

control line (IT86D). 

 

The average weight of larvae fed on leaf samples from IT86D ranged between 23 and 26 mg 

after  10  days’  growth  and  no mortality was  observed. Most  of  the  larvae  fed  on  IT86D 

leaves had progressed  to  the  fifth and  final  instar  stage. When  larvae were  fed on  leaves 

from the positive control line 709A expressing Cry1Ab, the mortality was 100 % as expected. 

There was  also  100 % mortality  of  larvae  feeding  on  leaves  of  all  four  lines  expressing 

Vip3Ba  protein  (Table  4.9).  Leaf  damage  on  the  Vip3Ba‐transgenic  lines,  as  well  as  the 

positive control, was negligible with most of the  leaf discs  left  fully  intact  (Fig. 4.9 A‐E).  In 

contrast,  leaf damage on  line  IT86D was severe with abundant  frass observed on  the  leaf 

disks indicating that the insects feeding on these plants were developing normally (Fig 4.9 F‐

H).     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 111: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

87  

 

 

 

 

 

 

 

Table  4.8:  Mortality  of  Maruca  larvae  feeding  on  transgenic  cowpea  leaves  in  four separate and replicated bioassays (N = 16 larvae per replication).  

Linea  

Level of toxin (ng/mg TSP) 

Mortality of Maruca larvae (%) 

1st Bioassay  2nd Bioassay  3rd Bioassay  4th Bioassay 

IT86D  0 0 0 0 0709A  260  100  100  100  100 V24  425  100 100 100  100V25  155  100  100  100  100 V43  895  100  100  100  100 V87  365  100 100 100  100

 a Lines V24 to V87 are four independent transgenic lines expressing Vip3Ba protein between 155 and 895 ng/mg TSP, respectively. Line  IT86D  is the untransformed parent  line (i.e. the negative  control).  Line 709A  is a  cowpea  line  transformed with  the  cry1Ab gene  (positive control).

Page 112: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

88  

  

Fig. 4.10:  Leaf damage after 10 days of feeding by Maruca larvae on non‐transgenic line IT86D and transgenic lines expressing Cry 1Ab or Vip3Ba protein. A: Line 709A (expressing Cry 1Ab), B: Line V24, C: Line V25, D: Line V43, E: Line V87, F, G, H: Line IT86D 

Page 113: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

89  

4.4.  Discussion 

Cowpea production worldwide is constrained by several insect pests, however, the Maruca 

pod  borer  (MPB)  is  considered  one  of  the most  devastating.  The  absence  of  genes  for 

resistance  to Maruca  in  cowpea  germplasm  has  precluded  the use of  conventional  plant 

breeding  as  a means  to  control  this  pest  (Fatokun,  2002).  As  such,  genetic  engineering 

appears  to be  the most  viable  control option. The aim of  this  chapter,  therefore, was  to 

generate  transgenic cowpeas expressing Vip3Ba and determine whether  they were  in  fact 

resistant to MPB.  

In general,  insecticidal proteins need to be expressed at relatively high  levels  in their plant 

hosts  in order  to effectively control  the  insect  target  (Gatehouse, 2008). One  limitation of 

using native Bt genes  is that they are expressed poorly  in higher eukaryotes (Schuler et al. 

1998; Perlak et al. 2001). This is most likely due to the fact these bacterial genes are AT‐rich 

and  contain  polyadenylation  signals  and  mRNA  destabilizing  sequence  motifs; 

charactersitics  that  can negatively affect mRNA processing  in plants  (Estruch et al., 1997; 

Jouanin et al., 1998). In order to maximise vip3Ba gene expression in transgenic cowpea, the 

coding  sequence  of  the  bacterial‐derived  vip3Ba  gene  was  modified  using  the  strategy 

described  by  Perlak  et  al.  (1991).  This  involved  increasing  the GC  content  of  the  coding 

sequence  and  deleting  the  polyadenylation  and  mRNA  destabilizing  sequences  without 

altering  the  amino  acid  sequence.  Also,  the  codon  usage  was  optimized  to  enhance 

translation  in dicotyledons by using plant‐preferred  codons. Using a  similar  strategy, high 

level  expression  of  optimized  cry1Ac,  cry1Ab  and  cry1C  genes  have  been  reported  for 

engineered  resistance  to  lepidopteran  insect  pests  in  transgenic  cotton,  tomato  and 

tobacco, respectively (Perlak et al., 1990; Perlak et al., 1991; van der Salm et al., 1994). 

In  order  to  generate  cowpea  lines  expressing  the  optimised  vip3Ba  gene,  a  reliable 

transformation and regeneration system for cowpea had to be first established in house. It 

is  well  documented  that  transformation  of  many  plant  species  is  dependent  on  the 

genotype,  the  type of explant used,  the antibiotic or herbicide selection  regime and plant 

growth media  composition  (Manman et  al., 2013).  In  this  study,  significant modifications 

were made to a published cowpea transformation protocol (Popelka et al., 2006) to improve 

its efficiency. These modifications  included using a growth media  in the absence of certain 

Page 114: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

90  

key  plant  hormones,  a  different  antibiotic  selection  regime,  and  employing  sonication  to 

permeate the plant cell wall and thereby facilitate Agrobacterium‐mediated T‐DNA transfer 

into the host plant cell. These technical changes resulted in a cowpea transformation system 

with an efficiency of just over 1 %, with 73 independent transgenic lines obtained. This rate 

is comparable to other cowpea transformation studies which ranged from 0.15 % to 3.9 % 

(Chaudhury et al., 2007;  Ivo et al., 2008; Raveendar and  Ignacimuthu, 2010; Solleti et al., 

2008; Popelka et al., 2006; Behura et al., 2015; Adesoye et al., 2010). 

 

Independent lines were assayed for the presence of the transgene in T0. The progeny of nine 

lines were assayed for Vip protein in the T1 generation by western blot. It is highly likely that 

the  9  lines  were  independently  transformed  as  we  expect  that  there  was  random 

integration of the transgene in the genome. Consequently, protein expression is expected to 

be dependent on the locus where the transgene has integrated, either in a transcriptionally 

active or inactive locus (Chen et al., 1998; Kohli et al., 2010). Consequently, further analysis 

to determine the transgene loci for these lines is therefore recommended. 

The  levels of Vip3Ba protein were measured  in a number of transgenic cowpea  lines using 

western blots. The amount of Vip3Ba varied and ranged between 155 ng/mg TSP and 895 

ng/mg TSP. Variable transgene expression is a common phenomenon in genetically modified 

plants and levels can vary widely between independent transgenic lines (Matzke & Matzke, 

1998; Schuler et al., 1998). This variation is primarily the result of (i) the position effect i.e. 

where  in  the genome  the  transgene  cassette has  integrated,  and  (ii)  complex  integration 

events which  can  trigger post  transcriptional  gene  silencing  (PTGS)  and/or  transcriptional 

gene silencing  (TGS)  (Matzke & Matzke, 1998; Schuler et al., 1998; Stam et al., 1997). The 

latter of these phenomena are of particular importance as both PTGS and TGS can result in 

the complete shutdown of a transgene’s expression.  

The  levels  of  Vip3Ba measured  in  this  study  are within  the  range  of  those  observed  in 

cowpea  lines expressing Cry 1Ab  (av. 260 ng/mg TSP), but higher  than  those  reported  in 

chickpea expressing Cry 1Ac  (0.5  to 23.5 ng/mg TSP)  (Kar et al., 1997; Sanyal et al., 2005; 

Indurker  et  al.,  2010; Mehrotra  et  al.,  2011; Ganguly  et  al.,  2014).  In  contrast,  very  high 

levels of Bt toxin expression have been reported  in other transgenic crops.  In these cases, 

the Bt  toxin gene product was  targeted  to  the  chloroplast using  a plastid  transit peptide 

Page 115: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

91  

fused  to  its N‐terminus. Using this strategy, Cry1Ac accumulated up to 6000 ng/mg TSP  in 

transgenic soybean  (Miklos et al., 2007) and Vip3A  levels reached between  (5950  to 6120 

ng/mg TSP) in transgenic cotton (Wu et al., 2011). It is likely intracellular targeting of these 

proteins acts to stabilise and protect the product from degradation by cytosolic proteases or 

protein turn‐over resulting in abundant accumulation of the target protein.  

 

Four  lines expressing different  levels of Vip3Ba (ranging from 155 to 895 ng/mg TSP) were 

selected  for  insect  bioassays.  These  lines  were  selected  in  order  to  study  a  toxin  dose 

response  i.e.  the optimal  level of  toxicity at which  insect mortality occurs. Despite varied 

levels  of  Vip3Ba  between  plants,  100  %  mortality  rates  of Maruca  vitrata  larvae  were 

observed  in feeding trials with all transgenic  lines tested. This would suggest Vip3Ba  levels 

lower than 155 ng/mg TSP are sufficient to cause Maruca  larvae death, and that this toxic 

product is highly effective at low doses.   

 

A  high  toxin  dose  is  preferred  for  robust  insect  resistance  in  transgenic  crops  carrying  a 

single Bt toxin gene (Gryspeirt and Gregoire, 2012). However, over‐expression of the vip3Ba 

gene  alone  caused  abornmal  phenotypes  in  transgenic  cowpea,  including  stunting, 

deformed  and/or wrinkled  leaves,  chlorosis,  and  the  development  of  fewer  flowers  and 

pods.  This  effect  positively  correlated with  the  level  of  Vip3Ba  gene  expression  as  high 

expressing lines exhibited more severe phenotypic effects compared to low‐expressing lines 

which  showed  little  to  none.  This  suggests  high  levels  of  Vip3Ba  accumulation may  be 

phytotoxic  in cowpea. Such a phenomenon was also observed  in chickpea over‐expressing 

the  cry2Aa  genes  (Acharjee  et  al.,  2010)  which  displayed  stunting,  abnormal  root 

development, and abnormal flower and leaf formation (Deineko et al., 2007; Acharjee et al., 

2010). Considering this, it would be of benefit to screen other cowpea lines expressing levels 

of Vip3Ba that are lower than 150 ng/mg TSP in insect bioassays in order to determine the 

minimal toxin dose required for MPB protection while producing plants with a fully normal 

phenotype. Other  than  leaf  infestation, Maruca  larvae mostly  feed  on  the  floral  parts  in 

cowpea. Further research on testing for protein expression  in the flowers should therefore 

be considered.  

 

Page 116: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

92  

A Cry1Ab‐transgenic cowpea  line has previously been developed with resistance to MPB  in 

the field (Higgins et al., 2012). However, it has been shown that some insect pests can build 

up a tolerance to a single Bt toxin over time (Liu et al., 2010) and it is likely MPB will do the 

same. It has been suggested that the best strategy to overcome this is to pyramid Bt genes 

such that a second toxin gene is also expressed in the plant, but at lower titre (Gryspeirt and 

Gregoire, 2012). This study has proven the Vip3Ba is a lethal control agent against MPB and 

is  active  at  relatively  low  concentrations.  Together,  this  would  suggest  vip3Ba  is  an 

attractive gene candidate  for stacked resistance  to MPB  in cry1Ab‐transgenic cowpea.  If a 

phenotypically normal,  low Vip3Ba‐expressing  cowpea  line with  robust  resistance  to MPB 

can be identified from the pool of cowpea lines developed in this study, it may be useful for 

traditional  backcrossing  into  cry1Ab‐containing  cowpea  cultivar  for  IRM.  If  such  a  line 

cannot be found then new ways of regulating Vip3Ba expression and minimising unwanted 

phenotypical changes now need  to be explored,  for example using a weaker promoter  to 

provide  low‐level  constitutive  expression  of  Vip3Ba  or  targeting  the  protein  to  the 

chloroplast.    

   

Page 117: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

93  

CHAPTER FIVE 

General Discussion and Conclusions 

Grain  legumes play a significant role  in contributing to the  livelihoods of  farmers  in Africa. 

They provide  human  nutrition  and  generate  income  through  sale  of  surplus  grain.  These 

legumes improve soil fertility thereby leading to sustainable soil productivity (Odendo et al., 

2011). In sub‐Saharan Africa, legumes integrate with cereals and livestock thus contributing 

to food security (Odendo et al., 2011). Cowpea is one such grain legume that is important in 

the diets of people living in sub‐Saharan Africa. It has a high protein and mineral content in 

the  grains and  leaves and  it  is  cultivated  for both human  consumption  and  as  an  animal 

feed.  

One of  the most  serious problems affecting  cowpea production  is damage  caused by  the 

lepidopteran pest, Maruca pod borer (MPB). This insect attacks the pods and leaves of this 

crop,  is a major  insect pest of other grain  legumes and  is  responsible  for substantial yield 

losses  in cowpea  (Suh and Simbi, 1983). The current approaches used  to control  this pest 

have mainly  focussed on the use of chemical sprays. However, spraying can be harmful to 

the  environment  and  human  health,  and  is  also  costly.  Although  conventional  plant 

breeding has been used  to successfully control some pests and diseases affecting cowpea 

(Huynh et al., 2015), the  lack of resistance to MPB  in the primary genepool as well as the 

sexual  incompatibility of cowpea with  its wild relatives precludes the use of this approach 

for  controlling MPB.  Therefore,  an  alternative  strategy  is  needed  to  control  this  pest  in 

cowpea.  

Genetic  engineering  offers  such  a  solution  and  there  are  numerous  examples  of  the 

generation  of  insect‐resistant  crops  expressing  Bt  endotoxin  genes  (Ishida  et  al.,  2007; 

Acharjee  et  al.,  2010).  Although  a  Bt‐encoded  cry  1Ab  gene  has  been  transformed  into 

cowpea  (Higgins  et  al.,  2012)  and  shown  to  confer  resistance  to  MPB  in  the  field 

(Mohammed  et  al.,  2014),  there  is  a  likelihood  that  this  pest  could  eventually  evolve 

resistance  to  a  single  Cry  protein.  As  such,  this  project  sought  to  develop  transgenic 

cowpeas  with  resistance  to  MPB  using  a  Bt‐encoded  vip  as  transgene.  The  vip3  gene 

products were considered excellent  targets as  they are  toxic  to a number of  lepidopteran 

Page 118: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

94  

pests  (Estruch  et  al.,  1996).  Further,  the  toxins  expressed by  the  vip  and  cry  genes have 

different  target  sites  in  the  insect midgut  (Lee et  al., 2003),  thereby presenting a way of 

delaying resistance to one type of Bt protein. 

Bt genes are abundant  in nature and a  large group of  sequences are deposited  in  the Bt 

database  (Crickmore  et  al.,  2014).  Their  nomenclature  is  based  on  DNA  sequence 

similarities. In this study, in order to target the diversity of the 3 groups (A, B and C) of vip 

genes  for  screening,  the genes were  subjected  to  further phylogenetic analyses based on 

the amino acid sequences of the proteins they encode. As a result, five groups of vip genes 

were  identified and a representative gene selected  from each group. When a collection of 

Australian Bt isolates were screened for these target sequences, four of the five vip3 genes 

were  found  to  be  present.  Primers  were  subsequently  designed  to  amplify  the  coding 

sequences to enable the target proteins to be expressed in E. coli and to assess their toxicity 

to MPB in feeding trials. Only three of the target sequences were able to be amplified from 

the Bt collection, so  the  remaining  two  target genes were chemically synthesized prior  to 

their  cloning. Expression of all  five genes  in E.  coli  resulted  in  in high  levels of protein as 

expected  (Frommer  and Ninnemann,  1995).  Bioassays were  carried  out with MPB  larvae 

using  different  concentrations  of  each  of  the  Vips  incorporated  into  an  artificial  diet. 

Artificial diets are commonly used to test for  insecticidal activity of Bt toxins against  insect 

pests (Estruch et al., 1996; Beard et al., 2008). The bioassays revealed that one of the five 

Vip3  proteins  tested  (Vip3Ba)  inhibited  the  growth  of MPB  larvae.  The was  a  significant 

outcome and was  the  first  to  report on  the  toxicity of Vip proteins  to  this particular pest. 

Based  on  this  result,  VipBa  was  chosen  as  the  candidate  gene  to  express  in  transgenic 

cowpea.  

Cowpea  is  generally  recalcitrant  to  transformation  and  regeneration  and  a  considerable 

effort  has  been  directed  towards  improving  the  low  transformation  frequencies  and 

regeneration  efficiencies  reported  earlier.  For  example,  different  regeneration  pathways 

have  been  examined  such  as  the  establishment  of  callus  and  direct  or  indirect 

organogenesis  (via  somatic  embryogenesis)  through  cell  suspension  cultures  or  on  agar‐

solidified  media.  Attempts  to  increase  the  efficiency  of  both  transformation  and 

regeneration  have  also  included  the  use  of  different  types  of  explants  (leaf  discs, 

cotyledonary nodes, embryonic axes), subjecting explants to several selection methods and 

Page 119: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

95  

optimizing  culture  conditions, but ultimately,  the  regeneration potential  is dependent on 

the genotype (Somers et al., 2003; Citadin et al., 2011; Atif et al., 2013). With this in mind, a 

considerable effort was made in the current study to modify an existing transformation and 

regeneration  protocol  (Popelka  et  al.,  2006).  These modifications  included  transforming 

many  (about  400)  explants  simultaneously  in  one  experiment  and  using  a  sonication 

procedure to aid in the transfer of the transgene into the plant cell. Sonication was used to 

disrupt the cell wall of many explants concurrently thus facilitating Agrobacterium‐mediated 

transformation. The protocol used here yielded a transformation efficiency that was close to 

8‐fold higher than that reported by Popelka et al. (2006). 

To enhance expression of a bacterial gene  in a plant host, modifications are made without 

altering the sequence of the encoded protein. Perlak et al. (1991) were the first to use this 

approach  to  greatly  enhance  the  expression  levels  of  insecticidal  proteins  in  tobacco. 

Accordingly, in order to maximise the expression of Vip3Ba in transgenic cowpea, the vip3B 

gene was also modified prior  to Agrobacterium‐mediated  transformation. The Arabidopsis 

small subunit (AraSSU) promoter and Nicotiana tabacum small subunit (TobSSU) terminator 

were selected to direct expression of the vip3Ba gene  in planta. The AraSSU promoter has 

been used by other  researchers  to express Bt  insecticidal proteins  (Acharjee et al., 2010) 

and was preferred as  it  is strongly expressed  in  leaves and flowers and has been shown to 

greatly enhance expression levels compared to other promoters such as CaMV 35S (Wong et 

al.,  1992;  Tabe  et  al.,  1995).  Following  Agrobacterium‐mediated  transformation  of  6696 

cowpea explants with  the  vip3Ba‐expressing construct, 77 potential  transgenic  lines were 

regenerated  of  which  73  were  confirmed  to  be  transgenic  following  molecular 

characterization. Western blot analyses revealed that several lines expressed Vip3Ba protein 

at  varying  levels  ranging  from 155  to 895 ng/mg  total  soluble protein.  It was noted  that 

some lines exhibited abnormal phenotypes which generally correlated with higher levels of 

toxin expression. Targeting protein expression to the chloroplast has been previously used 

by researchers to overcome this problem. For example, chloroplast‐targeting of insecticidal 

proteins  in  transgenic  tobacco  yielded  normal  phenotypes  as  compared  to  the  non‐

organelle  targeted  controls  which  exhibited  sterility  (Corbin  et  al.,  2001).  In  transgenic 

cotton, chloroplast‐targeted Vip3A protein resulted  in plants with normal agronomic traits 

Page 120: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

96  

(Wu  et  al.,  2011).  Such  an  approach  may  therefore  be  needed  in  future  studies  with 

cowpea.  

Four transgenic cowpea lines were subsequently selected for insect bioassays to determine 

the  toxicity  to MPB and all  four  lines were  shown  to be  completely protected  from MPB 

damage.  This  was  a  significant  and  important  outcome,  and  clearly  demonstrated  that 

vip3Ba  genes  can  be  utilized  in  the  development  of  cowpeas  that  are  resistant  to  pod 

borers.  Importantly,  this gene  can be used  to  complement other Bt genes  in  tackling  the 

possibility  of  insect  resistance  development.  Stacking  cry1Ab  and  vip3Ba  genes  by 

introgressing vip3Ba  into cry 1Ab cowpea through back crossing will  increase yields for the 

small‐holder farmers  in Africa and allow them to reduce the need for chemical sprays. The 

pyramided Bt cowpea will reduce the likelihood of resistance developing in Maruca and thus 

contribute to insect resistance management in cowpea. 

Although  the development of  transgenic cowpea with  resistance  to MPB  is now a  reality, 

the adoption of  the  technology  is another  issue  that will need  to be addressed. Since  the 

initial commercialization of biotech  (GM) crops  in 1996, there has been acceptance of the 

technology  in many but not all countries  including developing nations (James, 2014). Most 

African  countries  rely  on  agriculture  as  a  source  of  income  and  livelihood,  however  the 

sector is faced with many challenges. These include production constraints at farm level and 

trade  barriers  to  name  but  a  few  (Wafula  and Guerre,  2013).  Increasing  population  and 

escalating  food  prices  make  it  difficult  to  sustain  food  security  at  a  household  level. 

Although GM  technology has  the potential  to help address  food  security,  the adoption of 

agricultural  biotechnology  (GM  crops)  has  been  slower  than  expected  in  the  African 

continent  (Chambers,  2013).  The  slow  adoption  of  these  crops  and  their  products  is 

attributed  to human and environmental safety concerns, ethics, and  trade‐related aspects 

of GM products  (Chambers, 2013). Despite  these  issues,  four African countries have been 

actively involved in the commercialization of GM crops and are part of the 10 countries that 

have  fully  functional  National  Biosafety  Frameworks  (NBFs)  in  place  while many  others 

either have  interim NBFs or are  in  the process of developing an NBF  (Falck‐Zepeda, et al., 

2013).  

Page 121: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

97  

The future direction of the current study is to screen for an elite line, which exhibits normal 

phenotypic  characteristics,  and  one  that  expresses  levels  of  Vip3Ba  protein  that  are  less 

than  100  ng/mg  TSP  but  still  confer  100  %  mortality  on  Maruca.  This  line  would 

subsequently be tested for efficacy in insect bioassays. Should there be no such line, then a 

construct that targets the expression of Vip3Ba protein to the chloroplast will be designed 

and  transformed  into  cowpea.  Following  bioassay  studies  with  several  independent 

transgenic  lines  expressing  Vip3Ba  protein,  a  suitable  candidate  line will  be  selected  for 

further work. This work will  involve  the backcrossing of  the elite  line  into  the existing Bt 

cowpea  variety with  the  aim  of  developing  a  robust  dual‐Bt  toxin  cowpea  for  long‐term 

sustainability thereby enhancing its resilience against MPB resistance. Such a gene stack in a 

farmer‐preferred variety will yield an  improved  cultivar  for  subsequent  release under  the 

regulatory  framework  and  adoption  by  smallholder  farmers.  This  will  offer  a  solution 

towards  the plight of  farmers within  the  region who depend on  cowpea as a  staple  food 

crop. 

 

   

Page 122: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

98  

CHAPTER SIX  

References 

Aasim,  M.,  Khawar,  K.M.,  Ozcan,  S.  (2010).  Efficient  in  vitro  propagation  from 

preconditioned  embryonic  axes  of  Turkish  cowpea  (Vigna  unguiculata  L.)  cultivar 

Akkiz. Archives of Biological Science, Belgrade, 62:1047‐1052. 

Acharjee, S., Sarma, B.K., Kumar, P.A., Olsen, K., Mahon, R., Moar, W.J., Moore, A., Higgins, 

T.J.V.  (2010).  Transgenic  chickpeas  (Cicer  arietinum  L.)  expressing  a  sequence‐

modified cry2Aa gene. Plant Science, 178:333‐339. 

Adamczyk Jr., J.J. and Mahaffey, J.S. (2008). Efficacy of Vip3A and Cry1Ab transgenic traits in 

cotton against various lepidopteran pests. Florida Entomologist, 91:570‐575. 

Adesoye, A., Machuka, J., Togun, A. (2008). CRY 1AB transgenic cowpea obtained by nodal 

electroporation. African Journal of Biotechnology, 7:3200‐3210. 

Adesoye,  A.I.,  Togun,  A.O.,  Machuka,  J.  (2010).  Transformation  of  cowpea  (Vigna 

unguiculata  L. Walp.) by Agrobacterium  infiltration.  Journal of applied Biosciences, 

30:1845‐1860.  

Ajeigbe, H.A. and Singh, B.B. (2006). Integrated pest management in cowpea: Effect on time 

and  frequency  of  insecticide  application  on  productivity.  Crop  Protection,  25:920‐

925. 

Akhurst, R.J., James, W., Bird, L.J., Beard, C. (2003). Resistance to the Cry1Ac δ‐endotoxin of 

Bacillus  thuringiensis  in  the  Cotton  Bollworm,  Helicoverpa  armigera  (Lepidoptera: 

Noctuidae). Journal of Economic Entomology, 96:1290‐1299. 

Akobundu,  I.O.  (1982). Weed control  in Cowpea  (Vigna unguiculata)  in  the humid  tropics. 

Weed Science, 30:331‐334. 

Aktories, K., Lang, A.E., Schwan, C., Mannherz, H.G. (2011). Actin as target for modification 

by bacterial protein toxins. FEBS Journal, 278:4526‐4543.  

Page 123: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

99  

Alvi, A.H.K., Sayyed, A.H., Naeem, M., Ali, M. (2012). Field evolved resistance in Helicoverpa 

armigera (Lepidoptera: Noctuidae) to Bacillus thuringiensis toxin Cry1Ac in Pakistan. 

PLoS ONE, 7:e47309. 

Anand,  R.P.,  Ganapathi  A.,  Anbazhagan,  R.R.,  Vengadesan,  G.,  Selvaraj,  N.  (2000).  High 

frequency plant regeneration via somatic embryogenesis  in cell suspension cultures 

of cowpea, Vigna unguiculata  (L.) Walp.  In Vitro Cellular & Developmental Biology‐

Plant, 36:475‐480. 

Andberg, M.,  Jantti,  J., Heilimo, S., Pihkala, P., Paananen, A., Koskinen, A.M.P., Soderlund, 

H., Linder, M.B.  (2007). Cleavage of recombinant proteins at poly‐His sequences by 

Co(II) and Cu(II). Protein Science, 16:1751‐1761. 

Andrea, A.C.D., Kahlheber, S., Logan, A.L., Watson, D.J. (2007). Early domesticated cowpea 

(Vigna unguiculata) from Central Ghana. Antiquity, 81:686‐698. 

Aragao, F.J.L and Campos, F.A.P. (2007). Common bean and cowpea:  Transgenic crops IV.  In 

E.C. Taylor and M.R. Davey (Eds.), Biotechnology in Agriculture and Forestry, 59: 263‐

276.  

Asssunção,  I.P., Listik, A.F., Barros, M.C.S., Amorin, E.P.R., Silva, S.J.C.,  Izael, O.S., Ramalho‐

Neto, C.E., Lima, G.S.A. (2006).  Genetic diversity of Begomovirus infecting weeds in 

northeastern Brazil.  Planta Daninha, 24:239‐244. 

Atif, R.M., Patat‐Ochatt, E.M., Svabova, L., Ondrej, V., Klenoticova, H.,  Jacas, L., Griga, M., 

Ochatt, S.J. (2013). Gene transfer  in  legumes.  In Progress  in Botany. Springer Berlin 

Heidelberg, pp.37‐100 

Ba,  N.M,  Margam,  V.M.,  Binso‐Dabire,  C.L.,  Sanon,  A.,  McNeil,  J.N.,  Murdock,  L.L., 

Pittendrigh, B.R. (2009). Seasonal and regional distribution of the cowpea pod borer 

Maruca  vitrata  (Lepidoptera:  Crambidae)  in  Burkina  Faso.  International  Journal  of 

Tropical Insect Science 29:109‐113.  

Balachandra, B.A.H.E., Pathiratha, P.U., Paranagama, P.A.  (2012).   Control of  stored  grain 

pest, Callosobruchus maculatus  (F.)  (Coleoptera: Bruchidae)  using  the  essential  oil 

isolated from Plectranthus zeylanicus.  Natural Product Research, 26:2219‐2222. 

Page 124: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

100  

Bates, S.L., Zhao,  J‐Z., Roush, R.T., Shelton, A.M.  (2005).    Insect resistance management  in 

GM crops: past, present and future.  Nature Biotechnology, 23:57‐62.  

Beard,  C.E.,  Ranasinghe,  C.,  Akhurst,  R.J.  (2001).  Screening  for  novel  cry  genes  by 

hybridization. Letters of Applied Microbiology, 33:241‐245. 

Beard, C.E., Court, L., Boets, A., Mourant, R., Van Rie, J., Akhurst, R.J. (2008). Unusually high 

frequency of genes encoding vegetative insecticidal proteins in an Australian Bacillus 

thuringiensis collection. Current Microbiology, 57:195‐199.  

Behura, R., Kumar, S., Saha, B., Panda, M.K., Dey, M., Sadhukhan, A., Mishra, S., Alam, S., 

Sahoo, D.P.,  Sugla,  T.,  Sahoo,  L.  (2015)  Cowpea  [Vigna  unguiculata  (L.) Walp.]  In: 

Agrobacterium Protocols. Springer NewYork. pp.255‐264.  

Bhalla, R., Dalal, M., Panguluri, S.K., Jagadish, B., Mandaokar, A.D., Singh, A.K., Kumar, P.A. 

(2005).  Isolation,  characterization and expression of a novel vegetative  insecticidal 

protein gene of Bacillus thuringiensis. FEMS Microbiology Letters, 243:467‐472. 

Bommireddy, P.L. and  Leonard, B.R.  (2008). Survivorship of Helicoverpa  zea and Heliothis 

virescens  on  cotton  plant  structures  expressing  a  Bacillus  thuringiensis  vegetative 

insecticidal protein. Journal of Economic Entomology, 101:1244‐1252. 

Bondos, S.E and Bicknell, A. (2003). Detection and prevention of protein aggregation before, 

during, and after purification. Analytical Biochemistry, 316:223‐231. 

Boukar, O. and Fatokun, C.  (2007). Strategies  in cowpea breeding.  In: New approaches  to 

plant breeding of orphan crops in Africa. Proceedings of an International Conference, 

Bern, Switzerland, 19‐21 September 2007. pp 69‐92.    

Boukar, O., Bhattacharjee, R., Fatokun, C., Kumar, P.L., Gueye, B. (2013). Cowpea. In: Mohar, 

S., Upadhyaya, H.D., Bisht, I.S. (eds.). Genetic and genomic resources of grain legume 

improvement. Elsevier. pp.137‐156. 

Bradford,  M.M.  (1976).  A  rapid  and  sensitive  method  for  quantitation  of  microgram 

quantities  of  protein  utilizing  the  principle  of  protein‐dye‐binding.  Analytical 

Biochemistry, 72:248‐254. 

Page 125: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

101  

Brar, M.S.,  Al‐Khayri,  J.M., Morelock,  T.E.,  Anderson,  E.J.  (1999).  Genotypic  response  of 

cowpea Vigna unguiculata  (L.)  to  in vitro  regeneration  from cotyledon explants.  In 

Vitro Cellular & Developmental Biology‐Plant, 35:8‐12. 

Bravo,  A.,  Soberon,  M.,  Gill,  S.S  (2005).  Bacillus  thuringiensis:  Mechanisms  and  Use. 

Comprehensive Molecular Insect Science, 6:175‐205. 

Cao,  J.,  Zhao,  J‐Z.,  Tang,  J.D.,  Shelton,  A.M.,  Earle,  E.D.  (2002).    Broccoli  plants  with 

pyramided cry1Ac and cry1C Bt genes control diamondback moths resistant to Cry1A 

and Cry1C proteins. Theoretical Applied Genetics, 105:258‐264. 

Castagnola, A.S. and Jurat‐Fuentes, J.L. (2012).  Bt Crops: Past and Future. In: Sansinenea, E. 

(ed.). Bacillus thuringiensis Biotechnology. Springer Science and Business Media B.V. 

pp 283‐304. 

Ceroni, A., Passerini, A., Vullo, A. and  Frasconi, P.  (2006). DISULFIND: a Disulfide Bonding 

State and Cysteine Connectivity Prediction Server. Nucleic Acids Research, 34  (Web 

Server issue):W177‐‐W181.  

Chakroun,  M.,  Bel,  Y.,  Caccia,  S.,  Abdelkefi‐Mesrati,  L.,  Escriche,  B.,  Ferre,  J.  (2012). 

Susceptibility of Spodoptera frugiperda and S. exigua to Bacillus thuringiensis Vip3Aa 

insecticidal protein. Journal of Invertebrate Pathology, 110:334‐339. 

Chambers, J.A. (2013). Biosafety of GM Crops  in Kenya, Uganda, and Tanzania: An evolving 

landscape of regulatory progress and retreat. A report of the Center for strategic and 

international  studies  (CSIS)  global  food  security  project. 

http://csis.org/files/publication/131127_Chambers_BiosafetyGMCrops_Web.pdf  

Chattha, M.R., Jamil, M., Mahmood, T.Z. (2007). Yield and yield components of cowpea as 

affected  by  various weed  control methods  under  rain‐fed  conditions  of  Pakistan. 

International Journal of Agriculture and Biology, 9:120‐124. 

Chaudhury  D.,  Madanpotra  S.,  Jaiwal  R.,  Saini  R.,  Kumar  P.A.  and  Jaiwal  P.K.  (2007). 

Agrobacterium  tumefaciens‐mediated high  frequency genetic  transformation of  an 

Indian cowpea  (Vigna unguiculata L. Walp) cultivar and  transmission of  transgenes 

into progeny. Plant Science, 172:692‐700.   

Page 126: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

102  

Chen, Y., Tian,  J., Shen, Z., Peng, Y., Hu, C., Guo, Y., Ye, G.  (2010).   Transgenic  rice plants 

expressing a fused protein of Cry1Ab/Vip3H has resistance to rice stem borers under 

laboratory and field conditions.  Journal of Economic Entomology, 103:1444‐1453. 

Kohli, A., Miro, B., Twyman, R.M. (2010). Transgene  integration, expression and stability  in 

plants: Strategies for improvements. In Transgenic crop plants (pp.201‐237). Springer 

Berlin Heidelberg. 

Chen, L., Marmey, P., Taylor, N.J., Brizard, J‐P., Espinoza, C., D’Cruz, P., Huet, H., Zhang, S., 

de  Kochko,  A.,  Beachy,  R.N.,  Fauquet,  C.M.  (1998).  Expression  and  inheritance  of 

multiple transgenes in rice plants. Nature Biotechnology, 16:1060‐1064. 

Citadin,  C.T.,  Ibrahim,  A.B.,  Aragao,  F.J.L.  (2011).  Genetic  engineering  in  cowpea  (Vigna 

unguiculata): History, status and prospects. GM Crops, 2:144‐149. 

Citadin,  C.T.,  Cruz,  A.R.R.,  Aragao,  F.J.L.  (2013).  Development  of  transgenic  imazapyr‐

tolerant cowpea (Vigna unguiculata). Plant Cell Reports, 32:537‐543.  

Corbin, D.R., Grebenok, R.J., Ohnmeiss, T.E., Greenplate, J.T., Purcell, J.P. (2001). Expression 

and chloroplast  targeting of cholesterol oxidase  in  transgenic  tobacco plants. Plant 

Physiology, 126:1116‐1128. 

Cottrell,  J.S.  (2011).  Protein  identification  using  MS/MS  data.  Journal  of  Proteomics, 

74:1842‐1851. 

Crickmore, N., Zeigler, D.R., Feitelson, J., Schnepf, E., van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Dean, 

D.H.  (1998).  Revision  of  the Nomenclature  for  the  Bacillus  thuringiensis  pesticidal 

crystal proteins. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 62:807‐813. 

Crickmore, N.,  Zeigler, D.R.,  Schnepf,  E., Van Rie,  J.,  Lereclus, D.,  Baum,  J., … Dean, D.H. 

(2012).    “Bacillus  thuringiensis  toxin  nomenclature”. 

http://www.lifesci.successex.ac.uk/Home/Neil_Crickmore/Bt/ 

Crickmore, N., Baum, J., Bravo, A., Lereclus, D., Narva, K., Sampson, K., Schnepf, E., Sun, M. 

and  Zeigler,  D.R.  "Bacillus  thuringiensis toxin  nomenclature"  (2014) 

http://www.btnomenclature.info/ 

Page 127: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

103  

Cruz, A.R.R.  and Aragao,  F.J.L.  (2014). RNAi‐based enhanced  resistance  to  cowpea  severe 

mosaic  virus  and  cowpea  aphid‐borne  mosaic  virus  in  transgenic  cowpea.  Plant 

Pathology, 63:831‐837. 

Dang, W. and Wei, Z‐M.  (2007). An optimized Agrobacterium‐mediated transformation  for 

soybean for expression of binary insect resistance genes. Plant Science, 173:381‐389. 

de Maagd, R.A., Bravo, A., Berry, C., Crickmore, N., Schnepf, E.  (2003). Structure, diversity 

and  evolution  of  protein  toxins  from  spore‐forming  entomopathogenic  bacteria. 

Annual Review of Genetics, 37:409‐433. 

Deineko,  E.V.,  Zagorskaya,  A.A.,  Shumny,  V.K.  (2007).  T‐DNA‐Induced  mutations  in 

transgenic plants. Russian Journal of Genetics, 43:1‐11.  

Dhurua, S. and Gujar, G.T.  (2011).   Field‐evolved  resistance  to Bt  toxin Cry1Ac  in  the pink 

bollworm, Pectinohora gossypiella (Saunders) (Lepidoptera: Gelechiidae), from India. 

Pest Management Science, 67:898‐903. 

Doss,  V.A.,  Kumar,  K.A.,  Jayakumar,  R.,  Sekar,  V.  (2002).  Cloning  and  expression  of  the 

vegetative  insecticidal protein  (vVp3V) gene of Bacillus  thuringiensis  in Escherichia 

coli. Protein Expression and Purification, 26:82‐88.  

Dugje,  I.Y., Omoigui, L.O., Ekeleme, F., Kamara, A.Y., Ajeigbe, H.  (2009). Farmers’ guide  to 

cowpea production in West Africa. IITA, Ibadan, Nigeria.  

Ehlers, J.D. and Hall, A.E. (1997). Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.). Field Crops Research, 

53:187‐204. 

Emechebe, A.M.  and  Florini, D.A.  (1997).  Shoot  and  pod  diseases  of  cowpea  induced  by 

fungi  and  bacteria.  In:  Singh,  B.B.,  Raj, D.R.M., Dashiell,  K.E.,  Jackai,  L.E.N.  (eds.). 

Advances  in  Cowpea  Research.  Copublication  of  International  Institute  of  Tropical 

Agriculture  (IITA) and  Japan  International Research Center  for Agricultural Sciences 

(JIRCAS).  IITA, Ibadan, Nigeria.  pp 176‐192. 

Emechebe,  A.M.  and  Lagoke,  S.T.O.  (2002).  Recent  advances  in  research  on  cowpea 

diseases.  In:  Challenges  and  opportunities  for  enhancing  sustainable  cowpea 

Page 128: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

104  

production.  Fatokun,  C.A.,  Tarawali,  S.A.,  Singh,  B.B.,  Kormawa,  P.M.,  Tamo,  M. 

(eds.).  Proceedings  of  the World  Cowpea  Conference  III  held  at  the  International 

institute  of  Tropical  Agriculture  (IITA),  Ibadan, Nigeria,  4‐8  September  2000.  IITA, 

Ibadan, Nigeria. pp. 94‐120. 

Escudero, I.R., Banyuls, N., Bel, Y., Maeztu, M., Escriche, B., Munoz, D., Caballero, P., Ferre, J. 

(2014).  A  screening  of  five  Bacillus  thuringiensis  Vip3A  proteins  for  their  activity 

against lepidopteran pests. Journal of Invertebrate Pathology, 117:51‐55.  

Estruch, J.J., Warren, G.W., Mullins, M.A., Nye, G.J., Craig, J.A., Koziel, M.G. (1996). Vip3A, a 

novel Bacillus  thuringiensis vegetative  insecticidal protein with a wide  spectrum of 

activities  against  lepidopteran  insects.  Proceedings  of  the  National  Academy  of 

Sciences, 93:5389‐5394. 

Estruch,  J.J.,  Carozzi,  N.B.,  Desai,  N.,  Duck,  N.B.,  Warren,  G.W.,  Koziel,  M.G.  (1997). 

Transgenic  plants:  An  emerging  approach  to  pest  control.  Nature  Biotechnology, 

15:137‐141. 

Falck‐Zepeda, J., Gruere, G., Sithole‐Niang, I. (2013). Introduction and Background. In: Falck‐

Zepeda,  J., Gruere, G., Sithole‐Niang,  I.  (eds.). Genetically Modified Crops  in Africa: 

Economic and Policy Lessons from Countries South of the Sahara. International Food 

Policy Research Institute, Washington, DC, USA.  

FAOSTAT (2012): http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx  

FAOSTAT (2013): http://faostat3.fao.org/browse/Q/QC/E 

Fatokun,  C.A.  (2002).  Breeding  cowpea  for  resistance  to  insect  pests:  attempted  crosses 

between  cowpea  and Vigna  vexillata.  In:  Fatokun,  C.A.,  Tarawali,  S.A.,  Singh, B.B., 

Kormawa,  P.M.,  Tamo,  M.  (eds.).  Challenges  and  opportunities  for  enhancing 

sustainable  cowpea  production.  Proceedings  of  the World  Cowpea  Conference  III 

held at the  International  Institute of Tropical Agriculture (IITA),  Ibadan, Nigeria, 4‐8 

September 2000.  IITA, Ibadan, Nigeria. pp 52‐61. 

Ferre, J., Real, M.D., Van Rie, J., Jansens, S., Peferoen, M. (1991). Resistance to the Bacillus 

thuringiensis  bioinsecticide  in  a  field  population  of  Plutella  xylostella  is  due  to  a 

Page 129: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

105  

change  in  a midgut membrane  receptor.  Proceedings  of  the National Academy  of 

Sciences, 88:5119‐5123.   

Fery, R.L. (2002). New opportunities in Vigna. In: Janick, J. And Whipkey, A. (eds.). Trends in 

new crops and new uses. ASHS Press, Alexandria, VA. pp.424‐428. 

Fitt,  G.P.  (2003).  Implementation  and  impact  of  transgenic  Bt  cotton  in  Australia.    ICAC 

Recorder, 21:14‐19.   

Fitt, G.P. (2008). Have Bt crops led to changes in insecticide use patterns and impacted IPM? 

In:  Romeis,  J.,  Selton,  A.M.,  Kennedy,  G.G.  (Eds.),  Integration  of  Insect‐Resistant 

Genetically Modified Crops within  IPM Programs. Springer Science+Business Media 

B.V. pp.303‐328. 

Frommer, W.B. and Ninnemann, O.  (1994). Heterologous expression of genes  in bacterial, 

fungal, animal, and plant cells. Annual Review of Plant Biology, 46:419‐444. 

Ganguly, M., Molla, K.A.,  Karmakar,  S., Datta, K., Datta,  S.K.  (2014). Development of pod 

borer‐resistant transgenic chickpea using a pod‐specific and a constitutive promoter‐

driven fused cry1Ab/Ac gene. Theoretical and Applied Genetics, 127:2555‐2565. 

Garcia,  J.A.,  Hille,  J.,  Vos,  P.,  Goldback,  R.  (1987).  Transformation  of  cowpea  Vigna 

unguiculata  with  a  full  length  DNA  copy  of  cowpea  mosaic  virus  m‐RNA.  Plant 

Science, 48:89‐98. 

Garry, V.F. (2004). Pesticides and children. Toxicology and Applied Pharmacology, 198:152‐

163. 

Gatehouse,  J.A.  (2008). Biotechnological prospects  for engineering  insect‐resistant plants. 

Plant physiology, 146:881‐887. 

Gibson,  D.G.,  Young,  L.,  Chuang,  R.,  Venter,  J.C.,  Hutchison,  C.A  III,  Smith,  H.O.  (2009). 

Enzymatic  assembly  of  DNA  molecules  up  to  several  hundred  kilobases.  Nature 

Methods, 6:343‐345. 

Gibson,  D.G.  (2011).  Enzymatic  assembly  of  overlapping  DNA  fragments.  Methods  in 

Enzymology, 498:349‐361. 

Page 130: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

106  

Gillaspie, A.G. (2001). Resistance to Cucumber mosaic virus in Cowpea and Implications for 

Control of Cowpea Stunt Disease. Plant Disease, 85:1004‐1005. 

Gleave, A.P. (1992). A versatile binary vector system with a T‐DNA organisational structure 

conducive  to  efficient  integration  of  cloned  DNA  into  the  plant  genome.  Plant 

Molecular Biology, 20:1203‐1207. 

Gouffon, C., Van Vliet, A., Van Rie, J., Jansens, S., Jurat‐Fuentes, J.L. (2011). Binding sites for 

Bacillus  thuringiensis Cry2Ae  toxin on Heliothine Brush Border Membrane Vesicles 

are  not  shared  with  Cry1A,  Cry1F,  or  Vip3A  toxin.  Applied  and  Environmental 

Microbiology, 77:3182‐3188. 

Gould, F.  (1998) Sustainability of  transgenic  insecticidal cultivars:  integrating pest genetics 

and ecology. Annual Review of Entomology, 43:701–726. 

Gryspeirt, A.  and Gregoire,  J‐C.  (2012). Effectiveness of  the high dose/refuge  strategy  for 

managing pest resistance to Bacillus thuringiensis (Bt) plants expressing one or two 

toxins. Toxins, 4:810‐835. 

Hall,  A.E.,  Singh,  B.B.,  Ehlers,  J.D.  (1997).  Cowpea  breeding.  In:  Plant  Breeding  Reviews. 

Janick (ed.). Volume 15:237‐340. John Wiley and Sons, Inc., Oxford, UK. 

Hall, A.E., Cisse, N., Thiaw, S., Elawad, H.O.A., Ehlers,  J.D.,  Ismail, A.M., Fery, R.L., Roberts, 

P.A.,  Kitch,  L.W., Murdock,  L.L., Boukar, O.,  Phillips,  R.D., McWatters,  K.H.  (2003). 

Development of cowpea cultivars and germplasm by  the Bean/Cowpea CRSP. Field 

Crops Research, 82:103‐134. 

Hampton,  R.O.,  Thottappilly, G.,  Rossel, H.W.  (1997).  Viral  diseases  of  cowpea  and  their 

control  by  resistance‐conferring  genes.  In:  Singh,  B.B.,  Raj,  D.R.M.,  Dashiell,  K.E., 

Jackai,  L.E.N.  (eds.). Advances  in  Cowpea  Research.  Copublication  of  International 

Institute of Tropical Agriculture  (IITA)  and  Japan  International Research Center  for 

Agricultural Sciences (JIRCAS). IITA, Ibadan, Nigeria. pp 159‐175. 

Harwood,  R.R.  (1979).  Small  Farm  Development:  Understanding  and  improving  farming 

systems  in  the  humid  tropics.  International  Agricultural  Development  Service, 

Westview Press, Inc. Boulder, Colorado, USA. 

Page 131: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

107  

Hernandez, D., Rodriguez‐Cabrera, L., Valdes, R., Moran, I., Tellez, P., Riveron, A., Ramos, Y., 

Gomez,  L.,  Ayra‐Pardo,  C.  (2013).  Bacillus  thuringiensis  Vip3Aa1  expression  and 

purification from E. coli to be determined in seeds and leaves of genetically‐modified 

corn plants. Journal of Agronomy, 12:153‐167. 

Hernandez‐Martinez, P., Hernandez‐Rodriquez, C.S., Van Rie, J., Escriche, B., Ferre, J. (2013). 

Insecticidal activity of Vip3Aa, Vip3Ad, Vip3Ae, and Vip3Af from Bacillus thuringiensis 

against lepidopteran corn pests. Journal of Invertebrate Pathology, 113: 78‐81.  

Hernandez‐Rodriguez,  C.S.,  Boets,  A.,  Van  Rie,  J.,  Ferre,  J.  (2009).  Screening  and 

identification  of  vip  genes  in  Bacillus  thuringiensis  strains.  Journal  of  Applied 

Microbiology, 107:219‐225.  

Higgins,  T.J.V., Gollasch,  S., Molvig,  L.  et  al.  (2012)  Insect‐protected  cowpeas  using  gene 

technology.  In: Boukar O, Coulibaly O,  Fatokun CA  et al  (eds).  Innovative  research 

along  the cowpea value chain. Proceedings of  the Fifth World Cowpea Conference 

on Improving livelihoods in the cowpea value chain through advancement in science. 

Saly,  Senegal  27  September  –  1  October  2010.  International  Institute  of  Tropical 

Agriculture. Ibadan, Nigeria, pp 131‐137.  

Hofte, H.  and Whiteley, H.R.  (1989).  Insecticidal  crystal  proteins  of  Bacillus  thuringiensis.  

Microbiological Reviews, 53:242‐255. 

Huang, F., Qureshi, J.A., Meagher, R.L.Jr., Reisig, D.D., Head, G.P., Andow, D.A., Ni, X., Kerns, 

D.,  Buntin,  D.G.,  Niu,  Y.,  Yang,  F.,  Dangal,  V.  (2014).  Cry1F  resistance  in  fall 

armyworm  Spodoptera  frugiperda:  Single  gene  versus  pyramided  Bt maize.  PLoS 

ONE, 9:e112958. 

Huynh, B‐L., Ehlers,  J.D., Ndeve, A., Wanamaker,  S.,  Lucas, M.R., Close, T.J., Roberts, P.A. 

(2015). Genetic mapping and  legume synteny of aphid resistance  in African cowpea 

(Vigna unguiculata L. Walp.) grown in California. Molecular Breeding, 35:1‐9. 

Indurker,  S.,  Misra,  H.S.,  Eapen,  S.  (2010).  Agrobacterium‐mediated  transformation  in 

chickpea  (Cicer  arietinum  L.)  with  an  insecticidal  protein  gene:  optimisation  of 

different factors. Physiology and Molecular Biology of Plants, 16:273‐284. 

Page 132: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

108  

Ishida,  Y.,  Hiei,  Y.,  Komari,  T.  (2007).  Agrobacterium‐mediated  transformation  of maize. 

Nature Protocols, 2:1614‐1621. 

Isman, M.B. (2010). Botanical  insecticides, deterrents, repellents, oils.  In: Singh, B.P. (eds.). 

Industrial Crops and Uses, CAB International. pp. 433‐445. 

Ivo,  N.L.,  Naschimento,  C.P.,  Vieira,  L.S.,  Campos,  F.A.P.,  Aragao,  F.J.L.  (2008).  Biolisitic‐

mediated  genetic  transformation  of  cowpea  (Vigna  unguiculata)  and  stable 

mendelian inheritance of transgenes. Plant Cell Reports, 27:1475‐1483. 

Jackai, L.E.N.  (1995). The  legume pod borer Maruca  testulalis, and  its principal host plant, 

Vigna  unguiculata  (L.) Walp.  –  use  of  selective  insecticide  sprays  as  an  aid  in  the 

identification of useful levels of resistance. Crop protection, 14:299‐306. 

Jackai,  L.E.N.  and  Daoust,  R.A.  (1986).  Insect  pests  of  cowpeas.  Annual  Review  of 

Entomology, 31:95‐119. 

Jackai,  L.E.N., and Raulston,  J.R.  (1988). Rearing  the  legume pod borer, Maruca  testulalis, 

Geyer (Lepidoptera: Pyralidae) on artificial diet. Tropical Pest Management, 34:168‐

172. 

James, C.  (2014).   Global status of commercialized biotech/GM crops.    ISAAA Brief No. 49.  

ISAAA: Ithaca, NY. 

Jong de W.W., Zweers, A., Cohen, L.H. (1978). Influence of single amino acid substitutions on 

electrophoretic mobility of  sodium dodecyl  sulfate‐protein  complexes. Biochemical 

and Biophysical Research Communications, 82:532‐539 

Jounanin,  L.,  Bonade‐Bottino, M.,  Girard,  C., Morrot,  G.,  Giband, M.  (1998).  Transgenic 

plants for insect resistance. Plant Science, 131:1‐11.  

Kar,  S.,  Basu,  D.,  Das,  S.,  Ramkrishnan,  N.A., Mukherjee,  P.,  Nayak,  P.,  Sen,  S.K.  (1997). 

Expression  of  cry1Ac  gene  of  Bacillus  thuringiensis  in  transgenic  chickpea  plants 

inhibits development of pod‐borer (Heliothis armigera) larvae. Transgenic Research, 

6:177‐185. 

Page 133: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

109  

Kaur, S. (2000). Molecular approaches towards development of novel Bacillus thuringiensis 

biopesticides. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 16:781‐793. 

Kawuki, R.S., Agona, A., Nampala, P., Adipala, E.  (2005). A  comparison of effectiveness of 

plant‐based and synthetic  insecticides  in the  field management of pod and storage 

pests of cowpea. Crop Protection, 24:473‐478. 

Kirkpatrick, T.L. and Morelock, T.E. (1987). Response of cowpea breeding lines and cultivars 

to Meloidogyne incognita and M. arenaria. Annals of Applied Nematology, 1:46‐49. 

Kohli, A., Miro, B., Twyman, R.M. (2010). Transgene  integration, expression and stability  in 

plants:  strategies  for  improvements.  In  Transgenic  crop  plants.  Springer  Berlin 

Heidelberg. pp. 201‐237. 

Kurtz, R.W., McCaffery, A., O’Reilly, D. (2007). Insect resistance management for Syngenta’s 

VipCot™ transgenic cotton. Journal of Invertebrate Pathology, 95:227‐230. 

Labuschagne, M.T., Verhoeven, R., Nkouanessi, M. (2008). Drought tolerance assessment of 

African cowpea accessions based on stomatal behaviour and cell membrane stability. 

Journal of Agricultural Science, 146:689‐694. 

Lane,  J.A.,  Bailey,  J.A.,  Terry,  P.J.  (1991).  An  in‐vitro  growth  system  for  studying  the 

parasitism  of  cowpea  (Vigna  unguiculata)  by  Striga  gesnerioides. Weed  Research, 

31:211‐217. 

Larkin, M.A.,  Blackshields,  G.,  Brown,  N.P.,  Chenna,  R., McGettigan,  P.A., McWilliam,  H., 

Valentin F., Wallace,  I.M., Wilm, A., Lopez, R., Thompson, J.D., Higgins, D.G. (2007). 

Clustal  W  and  Clustal  X  version  2.0.  Bioinformatics,  23:2947‐2948. 

http://www.ebi.ac.uk/Tools/services/web/toolform.ebi?tool=clustalw2  

Lazo, G.R.,  Stein, P.A.,  Ludwig, R.A.  (1991). A DNA  transformation  competent Arabidopsis 

genomic library in Agrobacterium. Bio Technology, 9:963‐967. 

Le, B‐V., Cruz de Carvalho, M.H., Zuily‐Fodil, Y., Thi, A.T.P., Van, K.T.T. (2002). Direct whole 

plant regeneration of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp] from cotyledonary node 

thin cell layer explants. Journal of Plant Physiology, 159:1255‐1258. 

Page 134: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

110  

Lebendiker, M.  and  Danieli,  T.  (2014).  Production  of  prone‐to‐aggregate  proteins.  FEBS 

Letters, 588:236‐246. 

Lechner,  M.,  Kupke,  T.,  Stefanovic,  S.,  Gotz,  F.  (1989).  Molecular  characterization  and 

sequence of phosphatidylinositol‐specific phospholipase C of Bacillus  thuringiensis. 

Molecular Microbiology, 3:621‐626 1989. 

Lee, M.K., Walters, F.S., Hart, H., Palekar, N., Chen,  J‐S.  (2003). The mode of action of  the 

Bacillus  thuringiensis  Vegetative  Insecticidal  Protein  Vip3A  differs  from  that  of 

Cry1Ab δ‐endotoxin. Applied and Environmental Microbiology, 69:4648‐4657. 

Leuber, M.,  Orlik,  F.,  Schiffler,  B.,  Sickmann,  A.,  Benz,  R.  (2006).  Vegetative  Insecticidal 

Protein (Vip1Ac) of Bacillus thuringiensis HD201: Evidence for Oligomer and Channel 

Formation. Biochemistry, 45:283‐288. 

Li,  H.,  Shu,  C.,  He,  X.,  Gao,  J.,  Liu,  R.,  Huang,  D.  (2012).  Detection  and  identification  of 

vegetative  insecticidal  proteins  vip3  genes  of  Bacillus  thuringiensis  strains  using 

polymerase  chain  reaction‐high  resolution  melt  analysis.  Current  Microbiology, 

64:463‐468. 

Liu, F., Xu, Z., Zhu, Y.C., Huang, F., Wang, Y., Li, H., Li, H., Gao, C., Zhou, W., Shen, J. (2010). 

Evidence of  field‐evolved  resistance  to Cry1Ac‐expressing Bt  cotton  in Helicoverpa 

armigera  (Lepidoptera:  Noctuidae)  in  northern  China.  Pest Management  Science, 

66:155‐161. 

Liu, B‐Y and Chang, J‐Y. (2010). Rapid and  irreversible reduction of protein disulfide bonds. 

Analytical Biochemistry, 405:67‐72. 

Liu, J., Song, F., Zhang, J., Liu, R., He, K., Tan, J., Huang, D. (2007). Identification of vip3A‐type 

genes  from Bacillus  thuringiensis strains and characterization of a novel vip3A‐type 

gene. Letters in Applied Microbiology, 45:432‐438. 

Machuka, J., Adesoye, A., Obembe, O.O. (2000). Regeneration and genetic transformation in 

cowpea.  In: C.A. Fatokun, S.A. Tarawali, B.B. Singh, P.M. Kormawa, M. Tamo (Eds.), 

Challenges  and  opportunities  for  enhancing  sustainable  cowpea  production. 

Proceedings of the World Cowpea Conference, pp.185‐196. Ibadan, Nigeria: IITA. 

Page 135: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

111  

Mahon, R.J., Olsen, K.M., Garsia, K.A., Young, S.R. (2007). Resistance to Bacillus thuringiensis 

toxin  Cry2Ab  in  a  strain  of  Helicoverpa  armigera  (Lepidoptera:  Noctuidae)  in 

Australia. Journal of Economic Entomology, 100:894‐902. 

Manman,  T., Qian,  L., Huaqiang,  T.,  Yongpeng,  Z.,  Jia,  L., Huanxiu,  L.  (2013). A  review  of 

regeneration  and  genetic  transformation  in  cowpea  (Vigna  unguiculata  L. Walp). 

African Journal of Agricultural Research, 8:1115‐1122. 

Mao,  J.Q.,  Zaidi,  M.A.,  Arnason,  J.T.,  Altosaar,  I.  (2006).  In  vitro regeneration  of Vigna 

unguiculata (L.)  Walp.  Cv.  Blackeye  cowpea  via  shoot  organogenesis. Plant  Cell, 

Tissue and Organ Culture, 87:121‐125. 

Margam, V.M., Coates, B.S., Ba, M.N., Sun, W., Binso‐Dabire, C.L., Baoua,  I.,  Ishiyaku, M.F., 

Shukle, J.T., Hellmich, R.L., Covas, F.G., Ramasamy, S., Armstrong, J., Pittendrigh, B.r., 

Murdock,  L.L.  (2011).  Geographic  distribution  of  phylogenetically‐distinct  legume 

pod borer, Maruca vitrata  (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae). Molecular Biology 

Reports, 38:893‐903.  

Matrix Science, 2014. http://www.matrixscience.com/  

Matzke, A.J.M. and Matzke, M.A.  (1998). Position effects and epigenetic silencing of plant 

transgenes. Current Opinion in Plant Biology, 1:142‐148. 

Mehrotra, M., Singh A.K., Sanyal,  I., Altosaar,  I., Amla, D.V. (2011). Pyramiding of modified 

cry1Ab  and  cry1Ac  genes  of  Bacillus  thuringiensis  in  transgenic  chickpea  (Cicer 

arietinum  L.)  for  improved  resistance  to  pod  borer  insect  Helicoverpa  armigera. 

Euphytica, 182:87‐102. 

Miklos, J.A., Alibhai, M.F., Bledig, S.A., Connor‐Ward, D.C., Gao, A‐G., Holmes, B.A., Kolacz, 

K.H.,  Kabuye,  V.T., MacRae,  T.C.,  Paradise, M.S.,  Toedebusch,  A.S.,  Harrison,  L.A. 

(2007). Characterization of soybean exhibiting high expression of a synthetic Bacillus 

thuringiensis  cry1A  transgene  that  confers  a  high  degree  of  resistance  to 

lepidopteran pests. Crop Science, 47:148‐157. 

Page 136: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

112  

Mohammed,  B.S.,  Ishiyaku,  M.F.,  Abdullahi,  U.S.,  Katung,  M.D.  (2014).  Response  of 

transgenic Bt cowpea lines and their hybrids under field conditions.  Journal of Plant 

Breeding and Crop Science, 6:91‐96. 

Murdock, L.L., Coulibaly, O., Higgins, T.J.V., Huesing,  J.E.,  Ishiyaku, M., and Sithole‐Niang,  I 

(2008). Cowpea. In C. Kole & T.C. Hall (Eds.), Compendium of Transgenic Crop Plants: 

Transgenic Legume Grains and Forages (pp. 23‐56). Oxford: Blackwell Publishing. 

Murdock,  L.,  Sithole‐Niang,  I., Higgins, T.J.V.  (2013). Transforming  the  cowpea, an African 

orphan staple crop grown predominantly by women. In: Bennett, D.J. and Jennings, 

R.C  (eds.).  Successful  Agricultural  Innovation  in  Emerging  Economies.  pp.  221‐232 

[Online]. Cambridge: Cambridge University Press. Available  from: Cambridge Books 

Online. 

Ngakou, A., Tamo, M., Parh, I.A., Nwaga, D., Ntonifor, N.N., Korie, S., Nebane, C.L.N. (2008). 

Management  of  cowpea  flower  thrips,  Megalurothrips  sjostedti  (Thysanoptera, 

Thripidae), in Cameroon. Crop Protection, 27:481‐488. 

Nielsen,  S.S.,  Ohler,  T.A., Mitchell,  C.A.  (1997).  Cowpea  leaves  for  human  consumption: 

production,  utilization,  and  nutrient  composition.  In:  Singh,  B.B., Mohan,  R.D.R., 

Dashiell,  K.E.,  Jackai,  L.E.N  (eds.).  Advances  in  Cowpea  Research.  pp.  326‐332. 

Copublication  of  International  Institute  of  Tropical  Agriculture  (IITA)  and  Japan 

International  Research  Center  for  Agricultural  Sciences  (JIRCAS).  IITA,  Ibadan, 

Nigeria. 

Niu,  Y.,  Yang,  F.,  Dangal,  V.,  Huang,  F.  (2014).  Larval  survival  and  plant  injury  of  Cry1F‐

susceptible,  ‐resistant, and –heterozygous  fall armyworm  (Lepidoptera: Noctuidae) 

on non‐Bt and Bt corn containing single or pyramided genes. Crop Protection, 59:22‐

28. 

Nkongolo, K.K., Bokosi, J., Malusi, M., Vokhiwa, Z., Mphepo, M. (2009). Agronomic, culinary, 

and  general  characterization  of  selected  cowpea  elite  lines  using  farmers’  and 

breeder’s  knowledge: A  case  study  from Malawi. African  Journal  of  Plant  Science, 

3:147‐156. 

Page 137: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

113  

Odendo, M.,  Bationo,  A.,  Kimani,  S.  (2011).  Socio‐Economic  contribution  of  legumes  to 

livelihoods in sub‐Saharan Africa. In: Bationo, A., Waswa, B., Okeyo, J.M., Maina, F., 

Kihara, J., Mokwunye, U. (eds.). Fighting poverty in Sub‐Saharan Africa: The multiple 

roles of  legumes  in  integrated  soil  fertility management. Springer Science+Business 

Media B.V. pp. 27‐46. 

Ofuya,  T.I.  (1997).  Control  of  the  cowpea  aphid,  Aphis  craccivora  Koch  (Homoptera: 

Aphididae),  in  cowpea, Vigna  unguiculata  (L.) Walp.  Integrated  Pest Management 

Reviews, 2:199‐207. 

Okechukwu, R.U. and Ekpo, E.J.A. (2004). Sources of Resistance to Cowpea Bacterial Blight 

Disease in Nigeria. Journal of Phytopathology, 152:345‐351. 

Okeyo‐Owuor, J.B., Agwaro, P.O. and Simbi, C.O.J. (1983). Studies on the legume pod‐borer, 

Maruca  testulalis  (Geyer) – V: Larval Population.  Insect Science and  its Application, 

1:75‐81. 

Olabi, O.Y., Odebiyi,  J.A.,  Jackai,  L.E.N.  (2003). Field evaluation of cowpea  cultivars  (Vigna 

unguiculata [L.] Walp.) for resistance to  flower bud thrips (Megalurothrips sjostedti 

Trybom)  Thysanoptera:  Thripidae).  International  Journal  of  Pest  Management, 

49:287‐291. 

Olabi, O.Y., Odebiyi, J.A., Tamo, M.  (2004). Effect of host plant resistance  in some cowpea 

(Vigna unguiculata {L.} Walp.) cultivars on growth and developmental parameters of 

the flower bud thrips, Megalurothrips sjostedti (Trybom). Crop Protection, 23:83‐88. 

Padulosi, S. and Ng, N.Q. (1997). Origin, taxonomy, and morphology of Vigna unguiculata (L.) 

Walp. In: In: Singh, B.B., Mohan, R.D.R., Dashiell, K.E., Jackai, L.E.N (eds.). Advances in 

cowpea  research.  pp.  1‐12.  Copublication  of  International  Institute  of  Tropical 

Agriculture  (IITA) and  Japan  International Research Center  for Agricultural Sciences 

(JIRCAS). IITA, Ibadan, Nigeria. 

Palekar, N., Kurtz, R.W., Walters, F.S., O’Reilly, D. (2011). Relative efficacy of cotton events 

expressing  Cry1Ab  and  Vip3A  against  cotton  bollworm  and  tobacco  budworm 

(Lepidoptera: Noctuidae). The Journal of Cotton Science, 15:100‐108.  

Page 138: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

114  

Palma, L, Hernandez‐Rodriguez, C.S., Maeztu, M., Hernandez‐Martinez, P., de Escudero, I.R., 

Escriche, B., Munoz, D., Van Rie, J., Ferre, J., Caballero, P. (2012). Vip3C, a novel class 

of  vegetative  insecticidal  proteins  from  Bacillus  thuringiensis.  Applied  and 

Environmental Microbiology, 78:7163‐7165.  

Palma, L., de Escudero,  I.R., Maeztu, M., Caballero, P., Munoz, D.  (2013). Screening of vip 

genes  from  a  Spanish  Bacillus  thuringiensis  collection  and  characterization  of  two 

Vip3  proteins  highly  specific  to  five  lepidopteran  crop  pests.  Biological  Control, 

66:141‐149. 

Parker, C. and Polniaszek, T.I. (1990). Parasitism of cowpea by Striga gesnerioides: variation 

in  virulence  and  discovery  of  a  new  source  of  host  resistance.  Annals  of  Applied 

Biology, 116:305‐311. 

Pasquet, R.S. (1999). Genetic relationships among subspecies of Vigna unguiculata (L.) Walp. 

based on allozyme variation. Theoretical and Applied Genetics, 98:1104‐1119. 

Pasquet, R.S.  (2000). Allozyme diversity of cultivated cowpea Vigna unguiculata  (L.) Walp. 

Theoretical and Applied Genetics, 101:211‐219. 

Penza,  R.,  Lurquin,  P.F.,  Filippone,  E.  (1991).  Gene  transfer  by  co‐cultivation  of mature 

embryos with Agrobacterium tumefaciens: application to cowpea (Vigna unguiculata 

L. Walp). Journal of Plant Physiology, 138:39‐43. 

Perlak, F.J., Deaton, R.W., Armstrong, T. A., Fuchs, R.L., Sims, S.R., Greenplate, J.T. Fischhoff, 

D.A. (1990). Insect resistant cotton plants. Nature Biotechnology, 8:939‐943. 

Perlak, F.J., Fuchs, R.L., Dean, D.A., McPherson, S.L., Fischhoff, D.A. (1991). Modification of 

the  coding  sequence  enhances  plant  expression  of  insect  control  protein  genes. 

Proceedings of the National Academy of Sciences, 88:3324‐3328. 

Perlak,  F.J.,  Oppenhuizen, M.,  Gustafson,  K.  Voth,  R,  Sivasupramaniam,  S.,  Heering,  D., 

Carey,  B.,  Ihrig,  R.A.,  Roberts,  J.K.  (2001).  Development  and  commercial  use  of 

Bollgard cotton in the USA – early promises versus today’s reality. The Plant Journal, 

27:489‐501. 

Page 139: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

115  

Pimentel, D., Acquay, H., Biltonen, M., Rice, P., Silva, M., Nelson, J., Lipner, V., Giordano, S., 

Horowitz, A., D’Amore, M.  (1992).  Environmental  and economic  costs of pesticide 

use. BioScience, 42:750‐760.  

Popelka,  J.C.,  Gollasch,  S.,  Moore,  A.,  Molvig,  L.,  Higgins,  T.J.V.  (2006).  Genetic 

transformation  of  cowpea  (Vigna  unguiculata  L.)  and  stable  transmission  of  the 

transgenes to progeny. Plant Cell Reports, 25:304‐312. 

Qaim, M. (2009). The Economics of Genetically Modified Crops. Annual Review of Resource 

Economics, 1:665‐693. 

Qaim, M. and Kouser, S.  (2013). Genetically modified  crops and  food  security. PLoS ONE, 

8:e64871. 

Ramakrishnan,  K.,  Gnanam,  R.,  Sivakumar,  P.,  Manickam,  A.  (2005).  In  vitro  somatic 

embryogenesis  from  cell  suspension  cultures  of  cowpea  [Vigna  unguiculata  (L.) 

Walp]. Plant Cell Reports, 24:449‐461.  

Raman,  K.V.,  Singh,  S.R.,  Van  Emden,  H.F.  (1978).  Yield  losses  in  cowpea  following 

leafhopper damage.  Journal of Economic Entomology, 71:936‐938. 

Rang, C., Gil, P., Neisner, N., Rie Van J., Frutos, R.  (2005). Novel Vip3‐Related protein from 

Bacillus thuringiensis. Applied and Environmental Microbiology, 71:6276‐6281.  

Raveendar,  S.,  Premkumar,  A.,  Sasikumar,  S.,  Ignacimuthu,  S.,  Agastian,  P.  (2009). 

Development of a  rapid, highly efficient  system of organogenesis  in cowpea Vigna 

unguiculata (L.) Walp. South African Journal of Botany, 75:17‐21.  

Raveendar,  S.,  and  Ignacimuthu,  S.  (2010).  Improved  Agrobacterium  mediated 

transformation in Cowpea Vigna unguiculata L. Walp. Asian Journal of Plant Sciences, 

9:256‐263. 

Rodgers, P.B. (1993). Potential of biopesticides in agriculture. Pesticide Science, 39:117‐129. 

Rouhibakhsh,  A.  and Malathi,  V.G.  (2005).  Severe  leaf  curl  disease  of  cowpea  –  a  new 

disease of cowpea in northern India caused by Mungbean yellow mosaic India virus 

and a satellite DNA . Plant Pathology, 54:259. 

Page 140: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

116  

Roush, R. (1998). Two‐toxin strategies for management of insecticidal transgenic crops: can 

pyramiding succeed where pesticide mixtures have not? Philosophical Transactions 

of the Royal Society B, 353:1777‐1786. 

Sanchis, V.  and Bourguet, D.  (2008). Bacillus  thuringiensis:  applications  in  agriculture  and 

insect  resistance management. A  review. Agronomy  for  Sustainable Development, 

28:11‐20. 

Sanyal  I.,  Singh,  A.K.,  Kaushik,  M.,  Amla,  D.V.  (2005).  Agrobacterium‐mediated 

transformation  of  chickpea  (Cicer  arietinum  L.)  with  Bacillus  thuringiensis  cry1Ac 

gene  for  resistance  against  pod  borer  insect Helicoverpa  armigera.  Plant  Science, 

168:1135‐1146. 

Sauka, D.H., Rodriguez, S.E., Benintende, G.B. (2013). New variants of lepidoptericidal toxin 

genes  encoding  Bacillus  thuringiensis  Vip3Aa  proteins.  Journal  of  Molecular 

Microbiology and Biotechnology, 22:373‐380. 

Schagger, H. and von Jagow, G.  (1987). Tricine‐Sodium Dodecyl Sulfate‐Polyacrylamide Gel 

Electrophoresis  for  the  separation  of  proteins  in  the  range  from  1  to  100  kDa. 

Analytical Biochemistry, 166:368‐379. 

Schnepf, E., Crickmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D.R., Dean, 

D.H.  (1998).  Bacillus  thuringiensis  and  its  pesticidal  crystal  proteins. Microbiology 

and Molecular Biology Reviews, 62: 775‐806. 

Schuler, T.H., Poppy, G.M., Kerry, B.R., Denholm, I. (1998). Insect‐resistant transgenic plants. 

Trends in Biotechnology, 16:168‐175. 

Schunmann, P.H.D., Llewellyn, D.J., Surin, B., Boevink, P., De Feyter, R.C., Waterhouse, P.M. 

(2003).  A  suite  of  novel  promoters  and  terminators  for  plant  biotechnology. 

Functional Plant Biology, 30:443‐452. 

Seifinejad, A.,  Jouzani, G.R.S., Hosseinzadeh, A., Abdmishani, C.  (2008). Characterization of 

lepidoptera‐active cry and vip genes in Iranian Bacillus thuringiensis strain collection.  

Biological Control, 44:216‐226. 

Page 141: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

117  

Sharma, H.C. (1998). Bionomics, host plant resistance, and management of the legume pod 

borer, Maruca vitrata – a review. Crop protection, 17:373‐386. 

Sharma, H.C., Saxena, K.B., Bhagwat, V.R.  (1999). The Legume pod borer, Maruca vitrata: 

bionomics  and  management.  Information  Bulletin  no.  55.  Patancheru  502324, 

Andhra  Pradesh,  India;  Internatonal  Crops  Research  Institute  for  the  Semi‐Arid 

Tropics. pp. 42. 

Shelton, A.M.,  Zhao,  J‐Z., Roush, R.T.  (2002). Economic, ecological,  food  safety and  social 

consequences  of  the  deployment  of  Bt  transgenic  plants.  Annual  Review  of 

Entomology, 47:845‐881. 

Singh,  S.R.,  and  Allen,  D.J.  (1979).  Cowpea  pests  and  diseases  (no.2).  Ibadan,  Nigeria: 

International Institute of Tropical Agriculture. 

Singh,  S.R  and  Van  Emden, H.F.  (1979).  Insect  pests  of  grain  legumes. Annual  Review  of 

Entomology, 24:255‐278. 

Singh, U. and Singh, B. (1992). Tropical grain legumes as important human foods. Economic 

Botany, 46:310‐321. 

Singh,  B.B.,  Ehlers,  J.D.,  Sharma,  B.,  Freire  Filho,  F.R.  (2002).  Recent  progress  in  cowpea 

breeding.  In:  Fatokun,  C.A.,  Tarawali,  S.A.,  Singh,  B.B.,  Kormawa,  P.M.,  Tamo, M. 

(eds.). Challenges and opportunities  for  enhancing  sustainable  cowpea production.  

Proceedings of the World Cowpea Conference III held at the International Institute of 

Tropical  Agriculture  (IITA),  Ibadan,  Nigeria,  4‐8  September  2000.  IITA,  Ibadan, 

Nigeria. pp 22‐51. 

Singh,  B.B.,  Ajeigbe,  H.A.,  Tarawali,  S.A.,  Fernandez‐Rivera,  S.,  Abubakar,  M.  (2003). 

Improving the production and utilization of cowpea as food and fodder. Field Crops 

Research, 84:169‐177. 

Singh, G.,  Sachdev, B., Sharma N., Seth, R., Bhatnagar, R.K.  (2010).  Interaction of Bacillus 

thuringiensis  Vegetative  Insecticidal  Protein  with  Ribosomal  S2  protein  triggers 

larvicidal activity in Spodoptera frugiperda. Applied and Environmental Microbiology, 

76:7202‐7209.  

Page 142: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

118  

Solleti,  S.K.,  Bakshi,  S.,  Purkayastha,  J.,  Panda,  S.K.,  Sahoo,  L.  (2008).  Transgenic  cowpea 

(Vigna  unguiculata)  seeds  expressing  a  bean  alpha‐amylase  inhibitor  1  confer 

resistance to storage pests, bruchid beetles. Plant Cell Reports, 27:1841‐1850. 

Somers, D. A., Samac, D.A., Olhoft, P.M. (2003). Recent advances in legume transformation. 

Plant Physiology, 131:892‐899. 

Sorensen, H. P. and Mortensen, K. K. (2005). Soluble expression of recombinant proteins in 

the cytoplasm of Escherichia coli. Microbial Cell Factories, 4:1. 

Srinivasan,  R.  (2008).  Susceptibility  of  legume  pod  borer  (LPB),  Maruca  vitrata  to  δ‐

endotoxins of Bacillus thuringiensis (Bt) in Taiwan. Journal of Invertebrate Pathology, 

97:79‐81. 

Stam, M., Mol, J. N. M., Kooter, J.M. (1997). The silence of genes in transgenic plants. Annals 

of Botany, 79:3‐12. 

Stewart, S. D., Adamczyk Jr., J. J., Knighten, K. S., Davis, F. M.  (2001).  Impact of Bt cottons 

expressing  one  or  two  insecticidal  proteins  of  Bacillus  thuringiensis  Berliner  on 

growth  and  survival  of  Noctuid  (Lepidoptera)  larvae.  Journal  of  Economic 

Entomology, 94:752‐760. 

Studier, F. W. (2005). Protein production by auto‐induction in high‐density shaking cultures. 

Protein Expression and Purification, 41:207‐234.  

Suh,  J.  B  and  Simbi,  C.  O.  (1983).  Studies  on  the  legume  pod‐borer, Maruca  Testulalis 

(Geyer) – VIII. Cowpea phenology and yield loss assessment:  Effect of loss of leaves, 

shoots,  flowers and pods on cowpea yield  in Western Kenya.  Insect Science and  its 

Application, 4:89‐96. 

Sumerford,  D.V.,  Head,  G.P.,  Shelton,  A.,  Greenplate,  J., Moar, W.  (2013).  Field‐evolved 

resistance: Assessing  the problem and ways  to move  forward.  Journal of Economic 

Entomology, 106:1525‐1534. 

Tabashnik, B. E., Dennehy, T.J., Sims, M.A.,  Larkin, K., Head, G.P., Moar, W.J., Carriere, Y. 

(2002).  Control  of  resistant  pink  bollworm  by  transgenic  cotton  that  produces 

Page 143: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

119  

Bacillus  thuringiensis  toxin  Cry2Ab.  Applied  and  Environmental  Microbiology, 

98:3790‐3794.   

Tabashnik, B.E., Carriere, Y., Dennehy, T.J., Morin, S., Sisterson, M.S., Roush, R.T., Shelton, 

A.M.,  Zhao,  J‐Z.  (2003).  Insect  resistance  to  transgenic Bt  crops:  Lessons  from  the 

laboratory and field. Journal of Economic Entomology, 96:1031‐1038.  

Tabashnik, B.E., Gassmann, A.J., Crowder, D.W., Carriere, Y.  (2008).  Insect resistance  to Bt 

crops: evidence versus theory. Nature Biotechnology, 26:199‐202.  

Tabe, L.M., Wardley‐Richardson, T., Ceriotti, A., Aryan, A., McNabb, W., Moore, A., Higgins, 

T.J.V. (1995). A biotechnological approach to improving the nutrititve value of alfalfa. 

Journal of Animal Science, 73:2752‐2759. 

Takim, F. O. and Uddin, R.O. (2010). Effect of weed removal on insect populations and yield 

of  cowpea  [Vigna  unguiculata  (L)  Walp].  Australian  Journal  of  Agricultural 

Engineering, 1:194‐199. 

Taylor, T.A. (1968). The pathogenicity of Bacillus thuringiensis var. thuringiensis Berliner for 

larvae of Maruca testulalis Geyer. Journal of Invertebrate Pathology, 11:386‐389. 

Thakore,  Y.  (2006).  The  biopesticide  market  for  global  agricultural  use.  Industrial 

Biotechnology, 2:194‐208. 

Thottappilly, G. and Rossel, H.W. (1992). Virus diseases of cowpea in tropical Africa, Tropical 

Pest Management, 38:337‐348. 

Tiroesele,  B.,  Thomas,  K.,  Seketeme,  S.  (2015).  Control  of  cowpea weevil,  Callosobruchus 

maculatus  (F.)  (Coleoptera: Bruchidae), using natural plant products.  Insects, 6:77‐

84. 

Toenniessen, G.H., O’Toole, J.C., DeVries, J. (2003). Advances in plant biotechnology and its 

adoption in developing countries. Current Opinion in Plant biology, 6:191‐198. 

Tomooka, N., Kaga, A.,  Isemura, T., Vaughan, D.  (2011). Vigna.  In: C. Kole  (ed.). Wild Crop 

Relatives: Genomic  and Breeding  Resources,  Legume  Crops  and  Forages,  Springer‐

Verlag Berlin Heidelberg. pp. 291‐311. 

Page 144: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

120  

Van der Salm, T., Bosch, D., Honee G., Feng, L., Munsterman, E., Bakker, P., Stiekema, W.J., 

Visser, B. (1994). Insect resistance of transgenic plants that express modified Bacillus 

thuringiensis  cry1A(b)  and  cry1C  genes:  a  resistance management  strategy.  Plant 

Molecular Biology, 26:51‐59. 

Van  Frankenhuyzen  (2009).  Insecticidal  activity  of  Bacillus  thuringiensis  crystal  proteins. 

Journal of Invertebrate Pathology, 101:1‐16. 

Visser,  J.H.,  Dorr,  I.,  Kollmann,  R.  (1977).  On  the  parasitism  of  Alectra  vogelii  BENTH. 

(Scrophulariaceae)  I. Early development of the primary haustorium and  initiation of 

the stem. Zeitschrift für Pflanzenphysiologie, 84:213‐222. 

Visser,  J.H.,  Dorr,  I.,  Kollmann,  R.  (1990).  Compatibility  of  Alectra  vogelii  with  different 

leguminous host species. Journal of Plant Physiology, 135:737‐745. 

Wafula, D.  and Guerre, G.  (2013). Genetically Modified Organisms, Exports,  and Regional 

Integration  in  Africa.  In:  Falck‐Zepeda,  J.,  Gruere,  G.,  Sithole‐Niang,  I.  (eds.). 

Genetically Modified  Crops  in  Africa:  Economic  and  Policy  Lessons  from  Countries 

South of  the Sahara.  International Food Policy Research  Institute, Washington, DC, 

USA.  

Warren, G.W.  (1997).  Vegetative  insecticidal  proteins:  novel  proteins  for  control  of  corn 

pests, p. 109‐121. In: N. Carozzi and M. Koziol (eds.)., Advances in insect control: the 

role of transgenic plants. Taylor and Francis, London, United Kingdom. 

Watkins,  P.R.,  Huesing,  J.E.,  Margam,  V.,  Murdock,  L.L.,  Higgins,  T.J.V.  (2011).  Insects, 

nematodes,  and  other  pests.  In:  Altman,  A.  and  Hasegwa,  P.M.  (eds.).  Plant 

Biotechnology and Agriculture. Oxford: Academic Press, pp. 353‐370. 

Whalon, M.E.  and Wingerd,  B.A.  (2003).  Bt: Mode  of  Action  and Use.  Archives  of  Insect 

Biochemistry and Physiology, 54:200‐211. 

Whitehouse, M.E.A., Wilson, L.J., Constable, G.A.  (2007). Target and non‐target effects on 

the  invertebrate community of Vip cotton, a new  insecticidal transgenic. Australian 

Journal of Agricultural Research, 58:273‐285. 

Page 145: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

121  

Wilkinson, D.L. and Harrison, R.G. (1991). Predicting the solubility of recombinant proteins 

in Escherichia coli. Biotechnology, 9:443‐448.  

Williams,  R.J.  (1975).  Diseases  of  Cowpea  (Vigna  unguiculata  (L.) Walp.)  in  Nigeria.  Pest 

Articles & News Summaries, 21:253‐267. 

Wilson, F.D., Flint, H.M., Deaton, W.R., Fischhoff, D.A., Perlak, F.J., Armstrong, T.A., Fuchs, 

R.L., Berberich, S.A., Parks, N.J (1992). Resistance of cotton lines containing a Bacillus 

thuringiensis  toxin  to  pink  bollworm  (Lepidoptera: Gelechiidae)  and  other  insects. 

Journal of Economic Entomology, 84:1516‐1521. 

Wong, E.Y., Hironaka, C.M., Fischhoff, D.A. (1992). Arabidopsis thaliana small subunit leader 

and  transit  peptide  enhance  the  expression  of  Bacillus  thuringiensis  proteins  in 

transgenic plants. Plant Molecular Biology, 20:81‐93. 

Wu, J., Luo, X., Zhang, X., Shi, Y., Tian, Y. (2011). Development of insect‐resistant transgenic 

cotton  with  chimeric  TVip3A*  accumulating  in  chloroplasts.  Transgenic  Research, 

20:963‐973. 

Yang,  F.,  Huan,  F.,  Qureshi,  J.A.,  Leonard,  B.R.,  Niu,  Y.,  Zhang,  L., Wangila,  D.S.  (2013). 

Susceptibility  of  Louisiana  and  Florida  populations  of  Spodoptera  frugiperda 

(Lepidoptera:  Noctuidae)  to  transgenic  Agrisure®  Viptera™  3111  corn.  Crop 

Protection, 50:37‐39. 

Yu,  C.G.,  Mullins,  M.A.,  Warren,  G.W.,  Koziel,  M.G.,  Estruch,  J.J.  (1997).  The  Bacillus 

thuringiensis  vegetative  insecticidal  protein Vip3A  lyses midgut  epithelium  cells  of 

susceptible insects. Applied and Environmental Microbiology, 63:532‐536. 

Yu, X., Liu, T., Liang, X., Tang, C., Zhu, J., Wang, S., Li, S., Deng, Q., Wang, L., Zheng, A., Li. P. 

(2011a).  Rapid  detection  of  vip1‐type  genes  from  Bacillus  cereus  and 

characterization of a novel vip binary toxin gene. FEMS Microbiology Letters, 325:30‐

36.  

Yu,  X.,  Zheng,  A.,  Zhu,  J.,  Wang,  S.,  Wang,  L.,  Deng,  Q.,  Li,  S.,  Liu,  H.,  Li,  P.  (2011b). 

Characterization of Vegetative Insecticidal Protein vip Genes of Bacillus thuringiensis 

from Sichuan Basin in China. Current Microbiology, 62:752‐757.  

Page 146: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

122  

Yule,  S.  and  Srinivasan, R.  (2013).  Evaluation of bio‐pesticides  against  legume  pod  borer, 

Maruca vitrata Fabricius (Lepidoptera: Pyralidae),  in  laboratory and field conditions 

in Thailand. Journal of Asia‐Pacific Entomology, 16:357‐360. 

 

   

Page 147: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

123  

APPENDICES 

 

APPENDIX I:  SUMMARY OF vip3 GENES SEQUENCING RESULTS  

 

Group 1: vip3Aa35  

>vip3Aa35_nucleotide ATGCATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCACAAGAGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGTGATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGATATTTCTGGTAAATTGGATGGGGTGAATGGAAGCTTAAATGATCTTATCGCACAGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAAGAAATATTAAAAATTGCAAATGAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAATACGATGCTTCGGGTATATCTACCTAAAATTACCTCTATGTTGAGTGATGTAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAACAATTGCAAGAGATTTCTGATAAGTTGGATATTATTAATGTAAATGTACTTATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAAAGGATTAAATATGTGAACGAAAAATTTGAGGAATTAACTTTTGCTACAGAAACTAGTTCAAAAGTAAAAAAGGATGGCTCTCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGAGTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGATGTGGATGGTTTTGAATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTCGGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCATCGGAATTAATTACTAAAGAAAATGTGAAAACAAGTGGCAGTGAGGTCGGAAATGTTTATAACTTCTTAATTGTATTAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAATTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTTAAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTCCCTACACTTTCTAATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGATGCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGAAATTAGTAATGATTCAATTACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAAAACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAAGTTATTTATGGTGATATGGATAAATTATTGTGCCCAGATCAATCTGAACAAATCTATTATACAAATAACATAGTATTTCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTTACTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGATTCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGAAGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCGTTAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATTAATGGGTTTGGCCTCCAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTTAAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGATCGTCCCGCCAAGTGGTTTTATTAAAAATATTGTAGAGAACGGGTCCATAGAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGTAGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAcGACGGAGGAATTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAGTATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGATGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAGAAGATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGAGTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAACTTTATTATTTTGGAAATTAGTCCTTCTGAAAAGTTATTAAGTCCAGAATTAATTAATACAAATAATTGGACGAGTACGGGATCAACTAATATTAGCGGTAATACACTCACTCTTTATCAGGGAGGACGAGGAATTCTAAAACAAAACCTTCAATTAGATAGTTTTTCAACTTATAGAGTGTATTTTTCTGTGTCCGGAGATGCTAATGTAAGGATTAGAAATTcTAGGGAAGTGTTATTTGAAAAAAGATATATGAGCGGTGCTAAAGATGTTTCTGAAATTTTCACTACAAAATTGGGAAAAGATAACTTTTATATAGAGCTTTCTCAAGGGAATAATTTAAATGGTGGCCCTATTGTCAAGTTTTCCGATGTCTCTATTAAGTAA    Alignment of vip3Aa35 with reference GU733921.1 my_vip3Aa35 1 ATGCATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCACAAG 50 ||| ||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1 ATG------------------AACAAGAATAATACTAAATTAAGCACAAG 32 my_vip3Aa35 51 AGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 33 AGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 82 my_vip3Aa35 101 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 83 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 132 my_vip3Aa35 151 GATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGATAT 200

Page 148: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

124  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 133 GATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGATAT 182 my_vip3Aa35 201 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTGAATGGAAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 183 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTGAATGGAAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 232 my_vip3Aa35 251 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAAGAAATATTAAAAATTGCAAAT 300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 233 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAAGAAATATTAAAAATTGCAAAT 282 my_vip3Aa35 301 GAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAA 350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 283 GAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAA 332 my_vip3Aa35 351 TACGATGCTTCGGGTATATCTACCTAAAATTACCTCTATGTTGAGTGATG 400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 333 TACGATGCTTCGGGTATATCTACCTAAAATTACCTCTATGTTGAGTGATG 382 my_vip3Aa35 401 TAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAA 450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 383 TAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAA 432 my_vip3Aa35 451 CAATTGCAAGAGATTTCTGATAAGTTGGATATTATTAATGTAAATGTACT 500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 433 CAATTGCAAGAGATTTCTGATAAGTTGGATATTATTAATGTAAATGTACT 482 my_vip3Aa35 501 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAAAGGATTAAAT 550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 483 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAAAGGATTAAAT 532 my_vip3Aa35 551 ATGTGAACGAAAAATTTGAGGAATTAACTTTTGCTACAGAAACTAGTTCA 600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 533 ATGTGAACGAAAAATTTGAGGAATTAACTTTTGCTACAGAAACTAGTTCA 582 my_vip3Aa35 601 AAAGTAAAAAAGGATGGCTCTCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 583 AAAGTAAAAAAGGATGGCTCTCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 632 my_vip3Aa35 651 GTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGATGTGGATGGTTTTG 700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 633 GTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGATGTGGATGGTTTTG 682 my_vip3Aa35 701 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTC 750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 683 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTC 732 my_vip3Aa35 751 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCATCGGAATTAATTACTAAAGAAAATGT 800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 733 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCATCGGAATTAATTACTAAAGAAAATGT 782 my_vip3Aa35 801 GAAAACAAGTGGCAGTGAGGTCGGAAATGTTTATAACTTCTTAATTGTAT 850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 783 GAAAACAAGTGGCAGTGAGGTCGGAAATGTTTATAACTTCTTAATTGTAT 832 my_vip3Aa35 851 TAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAA 900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 833 TAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAA 882 my_vip3Aa35 901 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTT 950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 883 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTT 932 my_vip3Aa35 951 AAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTCCCTACACTTTCTA 1000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 933 AAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTCCCTACACTTTCTA 982 my_vip3Aa35 1001 ATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGAT 1050

Page 149: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

125  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 983 ATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGAT 1032 my_vip3Aa35 1051 GCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGA 1100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1033 GCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGA 1082 my_vip3Aa35 1101 AATTAGTAATGATTCAATTACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAA 1150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1083 AATTAGTAATGATTCAATTACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAA 1132 my_vip3Aa35 1151 AACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAAGTTATTTATGGT 1200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1133 AACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAAGTTATTTATGGT 1182 my_vip3Aa35 1201 GATATGGATAAATTATTGTGCCCAGATCAATCTGAACAAATCTATTATAC 1250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1183 GATATGGATAAATTATTGTGCCCAGATCAATCTGAACAAATCTATTATAC 1232 my_vip3Aa35 1251 AAATAACATAGTATTTCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTTA 1300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1233 AAATAACATAGTATTTCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTTA 1282 my_vip3Aa35 1301 CTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGAT 1350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1283 CTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGAT 1332 my_vip3Aa35 1351 TCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGA 1400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1333 TCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGA 1382 my_vip3Aa35 1401 AGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCGT 1450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1383 AGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCGT 1432 my_vip3Aa35 1451 TAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATTAATGGGTTTGGCCTC 1500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1433 TAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATTAATGGGTTTGGCCTC 1482 my_vip3Aa35 1501 CAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTT 1550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1483 CAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTT 1532 my_vip3Aa35 1551 AAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGA 1600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1533 AAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGA 1582 my_vip3Aa35 1601 TCGTCCCGCCAAGTGGTTTTATTAAAAATATTGTAGAGAACGGGTCCATA 1650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1583 TCGTCCCGCCAAGTGGTTTTATTAAAAATATTGTAGAGAACGGGTCCATA 1632 my_vip3Aa35 1651 GAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGT 1700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1633 GAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGT 1682 my_vip3Aa35 1701 AGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAcG 1750 ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||.| GU733921.1 1683 AGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGG 1732 my_vip3Aa35 1751 ACGGAGGAATTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAG 1800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1733 ACGGAGGAATTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAG 1782 my_vip3Aa35 1801 TATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGA 1850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1783 TATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGA 1832 my_vip3Aa35 1851 TGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAGAAG 1900

Page 150: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

126  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1833 TGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAGAAG 1882 my_vip3Aa35 1901 ATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGA 1950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1883 ATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGA 1932 my_vip3Aa35 1951 GTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAA 2000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1933 GTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAA 1982 my_vip3Aa35 2001 CTTTATTATTTTGGAAATTAGTCCTTCTGAAAAGTTATTAAGTCCAGAAT 2050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 1983 CTTTATTATTTTGGAAATTAGTCCTTCTGAAAAGTTATTAAGTCCAGAAT 2032 my_vip3Aa35 2051 TAATTAATACAAATAATTGGACGAGTACGGGATCAACTAATATTAGCGGT 2100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2033 TAATTAATACAAATAATTGGACGAGTACGGGATCAACTAATATTAGCGGT 2082 my_vip3Aa35 2101 AATACACTCACTCTTTATCAGGGAGGACGAGGAATTCTAAAACAAAACCT 2150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2083 AATACACTCACTCTTTATCAGGGAGGACGAGGAATTCTAAAACAAAACCT 2132 my_vip3Aa35 2151 TCAATTAGATAGTTTTTCAACTTATAGAGTGTATTTTTCTGTGTCCGGAG 2200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2133 TCAATTAGATAGTTTTTCAACTTATAGAGTGTATTTTTCTGTGTCCGGAG 2182 my_vip3Aa35 2201 ATGCTAATGTAAGGATTAGAAATTcTAGGGAAGTGTTATTTGAAAAAAGA 2250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2183 ATGCTAATGTAAGGATTAGAAATTCTAGGGAAGTGTTATTTGAAAAAAGA 2232 my_vip3Aa35 2251 TATATGAGCGGTGCTAAAGATGTTTCTGAAATTTTCACTACAAAATTGGG 2300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2233 TATATGAGCGGTGCTAAAGATGTTTCTGAAATTTTCACTACAAAATTGGG 2282 my_vip3Aa35 2301 AAAAGATAACTTTTATATAGAGCTTTCTCAAGGGAATAATTTAAATGGTG 2350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2283 AAAAGATAACTTTTATATAGAGCTTTCTCAAGGGAATAATTTAAATGGTG 2332 my_vip3Aa35 2351 GCCCTATTGTCAAGTTTTCCGATGTCTCTATTAAGTAA 2388 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||| GU733921.1 2333 GCCCTATTGTCAAGTTTTCCGATGTCTCTATTAAGTAA 2370

    

The derived amino acid sequence from vip3Aa35 >vip3Aa35_amino acid (795 amino acids) MHHHHHHNKNNTKLSTRALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGDLTLDEILKNQQLLNDISGKLDGVNGSLNDLIAQGNLNTELSKEILKIANEQNQVLNDVNNKLDAINTMLRVYLPKITSMLSDVMKQNYALSLQIEYLSKQLQEISDKLDIINVNVLINSTLTEITPAYQRIKYVNEKFEELTFATETSSKVKKDGSPADILDELTELTELAKSVTKNDVDGFEFYLNTFHDVMVGNNLFGRSALKTASELITKENVKTSGSEVGNVYNFLIVLTALQAKAFLTLTTCRKLLGLADIDYTSIMNEHLNKEKEEFRVNILPTLSNTFSNPNYAKVKGSDEDAKMIVEAKPGHALVGFEISNDSITVLKVYEAKLKQNYQVDKDSLSEVIYGDMDKLLCPDQSEQIYYTNNIVFPNEYVITKIDFTKKMKTLRYEVTANFYDSSTGEIDLNKKKVESSEAEYRTLSANDDGVYMPLGVISETFLTPINGFGLQADENSRLITLTCKSYLRELLLATDLSNKETKLIVPPSGFIKNIVENGSIEEDNLEPWKANNKNAYVDHTGGVNGTKALYVHNDGGISQFIGDKLKPKTEYVIQYTVKGKPSIHLKDENTGYIHYEDTNNNLEDYQTITKRFTTGTDLKGVYLILKSQNGDEAWGDNFIILEISPSEKLLSPELINTNNWTSTGSTNISGNTLTLYQGGRGILKQNLQLDSFSTYRVYFSVSGDANVRIRNSREVLFEKRYMSGAKDVSEIFTTKLGKDNFYIELSQGNNLNGGPIVKFSDVSIK*      

Page 151: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

127  

Group 2: vip3Af 

>vip3Af_nucleotide ATGCATCATCACCACCATCACAATATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGGCCCTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTATGAATATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGTAATCTAACCTTAGACGAAATCCTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAGATTTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCACAGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAATGAACAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAATACGATGCTTCATATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGTGATGTAATGAAGCAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAGCAATTGCAAGAAATTTCTGATAAATTAGATATTATTAACGTAAATGTTCTTATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCATATCAACGGATTAAATATGTGAATGAAAAATTTGAAGAATTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTAAAAGTAAAAAAGGATAGCTCGCCTGCTGATATTCTTGATGAGTTAACTGAATTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTTACAAAAAATGACGTTGATGGTTTTGAATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTCGGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAAGAAAATGTGAAAACAAGTGGCAGTGAAGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTATTAACAGCTCTACAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAATTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTTAAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTTCCTACACTTTCTAATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGATGCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGAAATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAAAACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAGGTTATTTATGGTGATACGGATAAATTATTTTGTCCAGATCAATCTGAACAAATATATTATACAAATAACATAGTATTCCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTCACTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGATTCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGAAGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCATTAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATAAATGGGTTTGGCCTCCAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTTAAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGATCGTCCCACCAAGTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAGAACGGGTCCATAGAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGTAGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGGACGGAGGATTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAGTATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGATGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAAAAGATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGAGTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAAATTTACAATTTTAGAAATTAAGCCTGCGGAGGATTTATTAAGCCCAGAATTAATTAATCCGAATTCTTGGATTACGACTCCAGGGGCTAGCATTTCAGGAAATAAACTTTTCATTAACTTGGGGACAAATGGGACCTTTAGACAAAGTCTTTCATTAAACAGTTATTCAACTTATAGTATAAGCTTTACTGCATCAGGACCATTTAATGTGACGGTAAGAAATTCTAGGGAAGTATTATTTGAACGAAGCAACCTTATGTCTTCAACTAGTCATATTTCTGGGACATTCAAAACTGAATCCAATAATACCGGATTATATGTAGAACTTTCCCGTCGCTCTGGTGGTGGTGGTCATATATCATTTGAAAACGTTTCTATTAAATAA    Alignment of vip3Af with reference AJ872070.1 my_vip3Af 1 ATGCATCATCACCACCATCACAATATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 50 ||| ||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1 ATG------------------AATATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 32 my_vip3Af 51 GGCCCTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 33 GGCCCTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 82 my_vip3Af 101 CTGGTATCAAAGACATTATGAATATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 83 CTGGTATCAAAGACATTATGAATATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 132 my_vip3Af 151 AATCTAACCTTAGACGAAATCCTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAGAT 200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 133 AATCTAACCTTAGACGAAATCCTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAGAT 182 my_vip3Af 201 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 183 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 232 my_vip3Af 251 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 300 ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

Page 152: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

128  

AJ872070.1 233 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 282 my_vip3Af 301 GAACAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAA 350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 283 GAACAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTCGATGCGATAAA 332 my_vip3Af 351 TACGATGCTTCATATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGTGATG 400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 333 TACGATGCTTCATATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGTGATG 382 my_vip3Af 401 TAATGAAGCAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAG 450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 383 TAATGAAGCAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAAATAGAATACTTAAGTAAG 432 my_vip3Af 451 CAATTGCAAGAAATTTCTGATAAATTAGATATTATTAACGTAAATGTTCT 500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 433 CAATTGCAAGAAATTTCTGATAAATTAGATATTATTAACGTAAATGTTCT 482 my_vip3Af 501 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCATATCAACGGATTAAAT 550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 483 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCATATCAACGGATTAAAT 532 my_vip3Af 551 ATGTGAATGAAAAATTTGAAGAATTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTA 600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 533 ATGTGAATGAAAAATTTGAAGAATTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTA 582 my_vip3Af 601 AAAGTAAAAAAGGATAGCTCGCCTGCTGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 583 AAAGTAAAAAAGGATAGCTCGCCTGCTGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 632 my_vip3Af 651 ATTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTTACAAAAAATGACGTTGATGGTTTTG 700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 633 ATTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTTACAAAAAATGACGTTGATGGTTTTG 682 my_vip3Af 701 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTC 750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 683 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAATAATTTATTC 732 my_vip3Af 751 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAAGAAAATGT 800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 733 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAAGAAAATGT 782 my_vip3Af 801 GAAAACAAGTGGCAGTGAAGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTAT 850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 783 GAAAACAAGTGGCAGTGAAGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTAT 832 my_vip3Af 851 TAACAGCTCTACAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAA 900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 833 TAACAGCTCTACAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGAAAA 882 my_vip3Af 901 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTT 950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 883 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATTT 932 my_vip3Af 951 AAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTTCCTACACTTTCTA 1000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 933 AAATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAACATCCTTCCTACACTTTCTA 982 my_vip3Af 1001 ATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGAT 1050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 983 ATACTTTTTCTAATCCTAATTATGCAAAAGTTAAAGGAAGTGATGAAGAT 1032 my_vip3Af 1051 GCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGA 1100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1033 GCAAAGATGATTGTGGAAGCTAAACCAGGACATGCATTGGTTGGGTTTGA 1082 my_vip3Af 1101 AATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAA 1150 ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

Page 153: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

129  

AJ872070.1 1083 AATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGTATATGAGGCTAAGCTAA 1132 my_vip3Af 1151 AACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAGGTTATTTATGGT 1200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1133 AACAAAATTATCAAGTTGATAAGGATTCCTTATCGGAGGTTATTTATGGT 1182 my_vip3Af 1201 GATACGGATAAATTATTTTGTCCAGATCAATCTGAACAAATATATTATAC 1250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1183 GATACGGATAAATTATTTTGTCCAGATCAATCTGAACAAATATATTATAC 1232 my_vip3Af 1251 AAATAACATAGTATTCCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTCA 1300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1233 AAATAACATAGTATTCCCAAATGAATATGTAATTACTAAAATTGATTTCA 1282 my_vip3Af 1301 CTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGAT 1350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1283 CTAAAAAAATGAAAACTTTAAGATATGAGGTAACAGCGAATTTTTATGAT 1332 my_vip3Af 1351 TCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGA 1400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1333 TCTTCTACAGGAGAAATTGACTTAAATAAGAAAAAAGTAGAATCAAGTGA 1382 my_vip3Af 1401 AGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCAT 1450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1383 AGCGGAGTATAGAACGTTAAGTGCTAATGATGATGGAGTGTATATGCCAT 1432 my_vip3Af 1451 TAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATAAATGGGTTTGGCCTC 1500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1433 TAGGTGTCATCAGTGAAACATTTTTGACTCCGATAAATGGGTTTGGCCTC 1482 my_vip3Af 1501 CAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTT 1550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1483 CAAGCTGATGAAAATTCAAGATTAATTACTTTAACATGTAAATCATATTT 1532 my_vip3Af 1551 AAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGA 1600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1533 AAGAGAACTACTGCTAGCAACAGACTTAAGCAATAAAGAAACTAAATTGA 1582 my_vip3Af 1601 TCGTCCCACCAAGTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAGAACGGGTCCATA 1650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1583 TCGTCCCACCAAGTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAGAACGGGTCCATA 1632 my_vip3Af 1651 GAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGT 1700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1633 GAAGAGGACAATTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAATAAGAATGCGTATGT 1682 my_vip3Af 1701 AGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGG 1750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1683 AGATCATACAGGCGGAGTGAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGG 1732 my_vip3Af 1751 ACGGAGGATTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAG 1800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1733 ACGGAGGATTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTAAAACCGAAAACTGAG 1782 my_vip3Af 1801 TATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGA 1850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1783 TATGTAATCCAATATACTGTTAAAGGAAAACCTTCTATTCATTTAAAAGA 1832 my_vip3Af 1851 TGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAAAAG 1900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1833 TGAAAATACTGGATATATTCATTATGAAGATACAAATAATAATTTAAAAG 1882 my_vip3Af 1901 ATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGA 1950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1883 ATTATCAAACTATTACTAAACGTTTTACTACAGGAACTGATTTAAAGGGA 1932 my_vip3Af 1951 GTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAA 2000 ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

Page 154: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

130  

AJ872070.1 1933 GTGTATTTAATTTTAAAAAGTCAAAATGGAGATGAAGCTTGGGGAGATAA 1982 my_vip3Af 2001 ATTTACAATTTTAGAAATTAAGCCTGCGGAGGATTTATTAAGCCCAGAAT 2050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 1983 ATTTACAATTTTAGAAATTAAGCCTGCGGAGGATTTATTAAGCCCAGAAT 2032 my_vip3Af 2051 TAATTAATCCGAATTCTTGGATTACGACTCCAGGGGCTAGCATTTCAGGA 2100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2033 TAATTAATCCGAATTCTTGGATTACGACTCCAGGGGCTAGCATTTCAGGA 2082 my_vip3Af 2101 AATAAACTTTTCATTAACTTGGGGACAAATGGGACCTTTAGACAAAGTCT 2150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2083 AATAAACTTTTCATTAACTTGGGGACAAATGGGACCTTTAGACAAAGTCT 2132 my_vip3Af 2151 TTCATTAAACAGTTATTCAACTTATAGTATAAGCTTTACTGCATCAGGAC 2200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2133 TTCATTAAACAGTTATTCAACTTATAGTATAAGCTTTACTGCATCAGGAC 2182 my_vip3Af 2201 CATTTAATGTGACGGTAAGAAATTCTAGGGAAGTATTATTTGAACGAAGC 2250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2183 CATTTAATGTGACGGTAAGAAATTCTAGGGAAGTATTATTTGAACGAAGC 2232 my_vip3Af 2251 AACCTTATGTCTTCAACTAGTCATATTTCTGGGACATTCAAAACTGAATC 2300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2233 AACCTTATGTCTTCAACTAGTCATATTTCTGGGACATTCAAAACTGAATC 2282 my_vip3Af 2301 CAATAATACCGGATTATATGTAGAACTTTCCCGTCGCTCTGGTGGTGGTG 2350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2283 CAATAATACCGGATTATATGTAGAACTTTCCCGTCGCTCTGGTGGTGGTG 2332 my_vip3Af 2351 GTCATATATCATTTGAAAACGTTTCTATTAAATAA 2385 ||||||||||||||||||||||||||||||||||| AJ872070.1 2333 GTCATATATCATTTGAAAACGTTTCTATTAAATAA 2367

   The derived amino acid sequence from vip3Af >vip3Af_amino acid (794 amino acids) MHHHHHHNMNNTKLNARALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGNLTLDEILKNQQLLNEISGKLDGVNGSLNDLIAQGNLNTELSKEILKIANEQNQVLNDVNNKLDAINTMLHIYLPKITSMLSDVMKQNYALSLQIEYLSKQLQEISDKLDIINVNVLINSTLTEITPAYQRIKYVNEKFEELTFATETTLKVKKDSSPADILDELTELTELAKSVTKNDVDGFEFYLNTFHDVMVGNNLFGRSALKTASELIAKENVKTSGSEVGNVYNFLIVLTALQAKAFLTLTTCRKLLGLADIDYTSIMNEHLNKEKEEFRVNILPTLSNTFSNPNYAKVKGSDEDAKMIVEAKPGHALVGFEMSNDSITVLKVYEAKLKQNYQVDKDSLSEVIYGDTDKLFCPDQSEQIYYTNNIVFPNEYVITKIDFTKKMKTLRYEVTANFYDSSTGEIDLNKKKVESSEAEYRTLSANDDGVYMPLGVISETFLTPINGFGLQADENSRLITLTCKSYLRELLLATDLSNKETKLIVPPSGFISNIVENGSIEEDNLEPWKANNKNAYVDHTGGVNGTKALYVHKDGGFSQFIGDKLKPKTEYVIQYTVKGKPSIHLKDENTGYIHYEDTNNNLKDYQTITKRFTTGTDLKGVYLILKSQNGDEAWGDKFTILEIKPAEDLLSPELINPNSWITTPGASISGNKLFINLGTNGTFRQSLSLNSYSTYSISFTASGPFNVTVRNSREVLFERSNLMSSTSHISGTFKTESNNTGLYVELSRRSGGGGHISFENVSIK*   

Group 3: vip3Ag 

>vip3Ag_nucleotide ATGCATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCGCAAGGGCCTTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGAAATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAAAATCAGCAGTTATTAAATGAGATTTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAACGATCTTATCGCACAGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAATGAGCAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTTAATGCGATAAATACAATGCTTCACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAATGATGTAATGAAACAAAATTATGCACTAAGTCTGCAAATAGAATACCTAAGTAAACAATTGCAAGAAATTTCCGACAAGTTAGATGTCATTAACGTGAATGTACTTATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAACGGATGAAATATGTAAATGAAAAATTTGAAGATTTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTA

Page 155: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

131  

AAAGTAAAAAAGAATAGCTCCCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGAGTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGACGTGGATGGTTTTGAATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAACAATTTATTCGGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCGGAATTAATCGCTAAAGAAAATGTGAAAACAAGTGGCAGTGAGGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTATTAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGGAAATTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTTCATTATGAATGAACATTTAGATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAATATCCTTCCTACACTTTCTAATACTTTTTCTAATCCTAACTATGCAAAAGCTAAAGGAAGCAATGAAGATGCAAAGATAATTGTGGAAGCTAAACCAGGATATGCTTTGGTTGGATTTGAAATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGCATATCAGGCTAAGCTAAAACAAGATTATCAAGTTGATAAAGATTCGTTATCAGAAATTGTCTATGGTGATATGGATAAATTATTGTGCCCGGATCAATCTGAACAAATATATTATACAAATAACATTGCTTTTCCCAATGAATATGTAATTACTAAAATTACTTTTACTAAAAAAATGAATAGTTTAAGATATGAGGCAACAGCTAATTTTTATGATTCTTCTACAGGGGATATTGATCTAAATAAGACAAAAGTAGAATCAAGTGAAGCAGAGTATAGTACGCTAAGTGCTAGTACTGATGGAGTCTATATGCCGTTAGGTATTATCAGTGAAACATTTTTGACTCCAATTAATGGGTTTGGAATCGTAGTCGATGAAAATTCAAAATTAGTAAATTTAACATGTAAATCATATTTAAGAGAGGTATTATTAGCAACAGACTTAAGTAATAAAGAAACTAAATTGATTGTCCCACCTATTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAAAATGGGAACTTAGAGGGAGAAAACTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAACAAAAATGCGTATGTAGATCATACAGGCGGCGTAAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGGATGGTGAGTTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTGAAATCGAAAACAGAATATGTAATTCAATATATTGTAAAGGGAAAAGCTTCTATTCTTTTGAAAGATGAAAAAAATGGTGATTGCATTTATGAAGATACAAATAATGGTTTAGAAGATTTTCAAACCATTACTAAAAGTTTTATTACAGGAACGGATTCTTCAGGAGTTCATTTAATATTTAATAGTCAAAATGGCGATGAAGCATTTGGGGAAAACTTTACTATTTCAGAAATTAGGCTTTCCGAAGATTTATTAAGTCCAGAATTGATAAATTCAGATGCTTGGGTTGGATCTCAGGGAACTTGGATCTCAGGAAATTCACTCACTATTAATAGTAATGTGAATGGAACTTTTCGACAAAACCTTTCGTTAGAAAGCTATTCAACTTATAGTATGAACTTTAATGTGAATGGATTTGCCAAGGTGACAGTAAGAAATTCCCGTGAAGTATTATTTGAAAAAAATTATCCGCAGCTTTCACCTAAAGATATTTCTGAAAAATTCACAACTGCAGCCAATAATACCGGGTTGTATGTAGAGCTTTCTCGTTTTACATCGGGTGGCGCTATAAATTTCCGAGATTTTTCAATTAAGTAA   Alignment of vip3Ag with reference FJ556803.2 my_vip3Ag 1 ATGCATCATCACCACCATCACAACAAGAATAATACTAAATTAAGCGCAAG 50 ||| ||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1 ATG------------------AACAAGAATAATACTAAATTAAGCGCAAG 32 my_vip3Ag 51 GGCCTTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 33 GGCCTTACCGAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 82 my_vip3Ag 101 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGA 150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 83 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGA 132 my_vip3Ag 151 AATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAAAATCAGCAGTTATTAAATGAGAT 200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 133 AATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAAAATCAGCAGTTATTAAATGAGAT 182 my_vip3Ag 201 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAACGATCTTATCGCAC 250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 183 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAACGATCTTATCGCAC 232 my_vip3Ag 251 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 233 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 282 my_vip3Ag 301 GAGCAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTTAATGCGATAAA 350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 283 GAGCAGAATCAAGTCTTAAATGATGTTAATAACAAACTTAATGCGATAAA 332 my_vip3Ag 351 TACAATGCTTCACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAATGATG 400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 333 TACAATGCTTCACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAATGATG 382 my_vip3Ag 401 TAATGAAACAAAATTATGCACTAAGTCTGCAAATAGAATACCTAAGTAAA 450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 383 TAATGAAACAAAATTATGCACTAAGTCTGCAAATAGAATACCTAAGTAAA 432

Page 156: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

132  

my_vip3Ag 451 CAATTGCAAGAAATTTCCGACAAGTTAGATGTCATTAACGTGAATGTACT 500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 433 CAATTGCAAGAAATTTCCGACAAGTTAGATGTCATTAACGTGAATGTACT 482 my_vip3Ag 501 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAACGGATGAAAT 550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 483 TATTAACTCTACACTTACTGAAATTACACCTGCGTATCAACGGATGAAAT 532 my_vip3Ag 551 ATGTAAATGAAAAATTTGAAGATTTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTA 600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 533 ATGTAAATGAAAAATTTGAAGATTTAACTTTTGCTACAGAAACCACTTTA 582 my_vip3Ag 601 AAAGTAAAAAAGAATAGCTCCCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 583 AAAGTAAAAAAGAATAGCTCCCCTGCAGATATTCTTGATGAGTTAACTGA 632 my_vip3Ag 651 GTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGACGTGGATGGTTTTG 700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 633 GTTAACTGAACTAGCGAAAAGTGTAACAAAAAATGACGTGGATGGTTTTG 682 my_vip3Ag 701 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAACAATTTATTC 750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 683 AATTTTACCTTAATACATTCCACGATGTAATGGTAGGAAACAATTTATTC 732 my_vip3Ag 751 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCGGAATTAATCGCTAAAGAAAATGT 800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 733 GGGCGTTCAGCTTTAAAAACTGCTTCGGAATTAATCGCTAAAGAAAATGT 782 my_vip3Ag 801 GAAAACAAGTGGCAGTGAGGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTAT 850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 783 GAAAACAAGTGGCAGTGAGGTAGGAAATGTTTATAATTTCTTAATTGTAT 832 my_vip3Ag 851 TAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGGAAA 900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 833 TAACAGCTCTGCAAGCAAAAGCTTTTCTTACTTTAACAACATGCCGGAAA 882 my_vip3Ag 901 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTTCATTATGAATGAACATTT 950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 883 TTATTAGGCTTAGCAGATATTGATTATACTTTCATTATGAATGAACATTT 932 my_vip3Ag 951 AGATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAATATCCTTCCTACACTTTCTA 1000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 933 AGATAAGGAAAAAGAGGAATTTAGAGTAAATATCCTTCCTACACTTTCTA 982 my_vip3Ag 1001 ATACTTTTTCTAATCCTAACTATGCAAAAGCTAAAGGAAGCAATGAAGAT 1050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 983 ATACTTTTTCTAATCCTAACTATGCAAAAGCTAAAGGAAGCAATGAAGAT 1032 my_vip3Ag 1051 GCAAAGATAATTGTGGAAGCTAAACCAGGATATGCTTTGGTTGGATTTGA 1100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1033 GCAAAGATAATTGTGGAAGCTAAACCAGGATATGCTTTGGTTGGATTTGA 1082 my_vip3Ag 1101 AATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGCATATCAGGCTAAGCTAA 1150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1083 AATGAGCAATGATTCAATCACAGTATTAAAAGCATATCAGGCTAAGCTAA 1132 my_vip3Ag 1151 AACAAGATTATCAAGTTGATAAAGATTCGTTATCAGAAATTGTCTATGGT 1200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1133 AACAAGATTATCAAGTTGATAAAGATTCGTTATCAGAAATTGTCTATGGT 1182 my_vip3Ag 1201 GATATGGATAAATTATTGTGCCCGGATCAATCTGAACAAATATATTATAC 1250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1183 GATATGGATAAATTATTGTGCCCGGATCAATCTGAACAAATATATTATAC 1232 my_vip3Ag 1251 AAATAACATTGCTTTTCCCAATGAATATGTAATTACTAAAATTACTTTTA 1300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1233 AAATAACATTGCTTTTCCCAATGAATATGTAATTACTAAAATTACTTTTA 1282

Page 157: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

133  

my_vip3Ag 1301 CTAAAAAAATGAATAGTTTAAGATATGAGGCAACAGCTAATTTTTATGAT 1350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1283 CTAAAAAAATGAATAGTTTAAGATATGAGGCAACAGCTAATTTTTATGAT 1332 my_vip3Ag 1351 TCTTCTACAGGGGATATTGATCTAAATAAGACAAAAGTAGAATCAAGTGA 1400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1333 TCTTCTACAGGGGATATTGATCTAAATAAGACAAAAGTAGAATCAAGTGA 1382 my_vip3Ag 1401 AGCAGAGTATAGTACGCTAAGTGCTAGTACTGATGGAGTCTATATGCCGT 1450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1383 AGCAGAGTATAGTACGCTAAGTGCTAGTACTGATGGAGTCTATATGCCGT 1432 my_vip3Ag 1451 TAGGTATTATCAGTGAAACATTTTTGACTCCAATTAATGGGTTTGGAATC 1500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1433 TAGGTATTATCAGTGAAACATTTTTGACTCCAATTAATGGGTTTGGAATC 1482 my_vip3Ag 1501 GTAGTCGATGAAAATTCAAAATTAGTAAATTTAACATGTAAATCATATTT 1550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1483 GTAGTCGATGAAAATTCAAAATTAGTAAATTTAACATGTAAATCATATTT 1532 my_vip3Ag 1551 AAGAGAGGTATTATTAGCAACAGACTTAAGTAATAAAGAAACTAAATTGA 1600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1533 AAGAGAGGTATTATTAGCAACAGACTTAAGTAATAAAGAAACTAAATTGA 1582 my_vip3Ag 1601 TTGTCCCACCTATTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAAAATGGGAACTTA 1650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1583 TTGTCCCACCTATTGGTTTTATTAGCAATATTGTAGAAAATGGGAACTTA 1632 my_vip3Ag 1651 GAGGGAGAAAACTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAACAAAAATGCGTATGT 1700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1633 GAGGGAGAAAACTTAGAGCCGTGGAAAGCAAATAACAAAAATGCGTATGT 1682 my_vip3Ag 1701 AGATCATACAGGCGGCGTAAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGG 1750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1683 AGATCATACAGGCGGCGTAAATGGAACTAAAGCTTTATATGTTCATAAGG 1732 my_vip3Ag 1751 ATGGTGAGTTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTGAAATCGAAAACAGAA 1800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1733 ATGGTGAGTTTTCACAATTTATTGGAGATAAGTTGAAATCGAAAACAGAA 1782 my_vip3Ag 1801 TATGTAATTCAATATATTGTAAAGGGAAAAGCTTCTATTCTTTTGAAAGA 1850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1783 TATGTAATTCAATATATTGTAAAGGGAAAAGCTTCTATTCTTTTGAAAGA 1832 my_vip3Ag 1851 TGAAAAAAATGGTGATTGCATTTATGAAGATACAAATAATGGTTTAGAAG 1900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1833 TGAAAAAAATGGTGATTGCATTTATGAAGATACAAATAATGGTTTAGAAG 1882 my_vip3Ag 1901 ATTTTCAAACCATTACTAAAAGTTTTATTACAGGAACGGATTCTTCAGGA 1950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1883 ATTTTCAAACCATTACTAAAAGTTTTATTACAGGAACGGATTCTTCAGGA 1932 my_vip3Ag 1951 GTTCATTTAATATTTAATAGTCAAAATGGCGATGAAGCATTTGGGGAAAA 2000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1933 GTTCATTTAATATTTAATAGTCAAAATGGCGATGAAGCATTTGGGGAAAA 1982 my_vip3Ag 2001 CTTTACTATTTCAGAAATTAGGCTTTCCGAAGATTTATTAAGTCCAGAAT 2050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 1983 CTTTACTATTTCAGAAATTAGGCTTTCCGAAGATTTATTAAGTCCAGAAT 2032 my_vip3Ag 2051 TGATAAATTCAGATGCTTGGGTTGGATCTCAGGGAACTTGGATCTCAGGA 2100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2033 TGATAAATTCAGATGCTTGGGTTGGATCTCAGGGAACTTGGATCTCAGGA 2082 my_vip3Ag 2101 AATTCACTCACTATTAATAGTAATGTGAATGGAACTTTTCGACAAAACCT 2150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2083 AATTCACTCACTATTAATAGTAATGTGAATGGAACTTTTCGACAAAACCT 2132

Page 158: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

134  

my_vip3Ag 2151 TTCGTTAGAAAGCTATTCAACTTATAGTATGAACTTTAATGTGAATGGAT 2200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2133 TTCGTTAGAAAGCTATTCAACTTATAGTATGAACTTTAATGTGAATGGAT 2182 my_vip3Ag 2201 TTGCCAAGGTGACAGTAAGAAATTCCCGTGAAGTATTATTTGAAAAAAAT 2250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2183 TTGCCAAGGTGACAGTAAGAAATTCCCGTGAAGTATTATTTGAAAAAAAT 2232 my_vip3Ag 2251 TATCCGCAGCTTTCACCTAAAGATATTTCTGAAAAATTCACAACTGCAGC 2300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2233 TATCCGCAGCTTTCACCTAAAGATATTTCTGAAAAATTCACAACTGCAGC 2282 my_vip3Ag 2301 CAATAATACCGGGTTGTATGTAGAGCTTTCTCGTTTTACATCGGGTGGCG 2350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2283 CAATAATACCGGGTTGTATGTAGAGCTTTCTCGTTTTACATCGGGTGGCG 2332 my_vip3Ag 2351 CTATAAATTTCCGAGATTTTTCAATTAAGTAA 2382 |||||||||||||||||||||||||||||||| FJ556803.2 2333 CTATAAATTTCCGAGATTTTTCAATTAAGTAA 2364

  

The derived amino acid sequence from vip3Ag >vip3Ag_amino acid (793 amino acids) MHHHHHHNKNNTKLSARALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGNLTLDEILKNQQLLNEISGKLDGVNGSLNDLIAQGNLNTELSKEILKIANEQNQVLNDVNNKLNAINTMLHIYLPKITSMLNDVMKQNYALSLQIEYLSKQLQEISDKLDVINVNVLINSTLTEITPAYQRMKYVNEKFEDLTFATETTLKVKKNSSPADILDELTELTELAKSVTKNDVDGFEFYLNTFHDVMVGNNLFGRSALKTASELIAKENVKTSGSEVGNVYNFLIVLTALQAKAFLTLTTCRKLLGLADIDYTFIMNEHLDKEKEEFRVNILPTLSNTFSNPNYAKAKGSNEDAKIIVEAKPGYALVGFEMSNDSITVLKAYQAKLKQDYQVDKDSLSEIVYGDMDKLLCPDQSEQIYYTNNIAFPNEYVITKITFTKKMNSLRYEATANFYDSSTGDIDLNKTKVESSEAEYSTLSASTDGVYMPLGIISETFLTPINGFGIVVDENSKLVNLTCKSYLREVLLATDLSNKETKLIVPPIGFISNIVENGNLEGENLEPWKANNKNAYVDHTGGVNGTKALYVHKDGEFSQFIGDKLKSKTEYVIQYIVKGKASILLKDEKNGDCIYEDTNNGLEDFQTITKSFITGTDSSGVHLIFNSQNGDEAFGENFTISEIRLSEDLLSPELINSDAWVGSQGTWISGNSLTINSNVNGTFRQNLSLESYSTYSMNFNVNGFAKVTVRNSREVLFEKNYPQLSPKDISEKFTTAANNTGLYVELSRFTSGGAINFRDFSIK*   

Group 4: vip3Ca2 

vip3Ca2_nucleotide ATGCATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGTGATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAAATTTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCACAGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAATGAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTAGATGCGATAAATACGATGCTTAACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGCGATGTAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAGATAGAATACCTAAGTAGACAGTTACAGGAAATTTCAGATAAGTTAGATGTTATTAATTTAAATGTTTTAATTAATTCTACTCTTACTGAAATCACACCTTCATATCAACGTATTAAATATGTAAATGAGAAATTTGATAAATTAACATTTGCCACAGAAAGCACTCTAAGAGCAAAACAAGGAATTTTTAACGAGGATAGTTTTGATAATAATACTCTTGAAAATTTAACTGATCTAGCTGAACTAGCTAAAAGTATAACCAAAAATGATGTGGATAGTTTCGAATTTTATCTTCACACATTTCATGATGTATTAATTGGAAATAATTTATTTGGACGATCGGCTTTAAAAACAGCTTCAGAATTAATTACTAAAGACGAGATAAAGACAAGTGGAAGTGAGATTGGAAAAGTTTATAGTTTCTTAATTGTGCTAACTTCTTTACAAGCTAAAGCCTTTCTCACTTTAACAACATGTAGAAAATTATTGGGCTTATCAGATATTGATTATACTTCTATTATGAATGAACATCTAAATAATGAAAAAAATGAATTTCGTGATAACATACTTCCTGCACTGTCGAATAAGTTTTCTAACCCTAGCTACGCAAAAACTATAGGTAGTGACAATTATGCAAAAGTTATTTTAGAATCTGAACCAGGTTATGCTTTAGTCGGATTCGAAATTATTAATGACCCAATCCCGGTATTAAAAGCGTATAAAGCAAAACTAAAACAAAATTATCAAGTTGATAATCAGTCGTTATCAGAGATTGTTTATTTAGATATCGATAAACTATTTTGTCCGGAAAATTCAGAACAAAAATATTATACTAAAAATCTGACATTTCCTGATGGCTATGTTATTACTAAAATTACCTTTGAAAAAAAACTGAACAACCTAATTTATGAAGCAACA

Page 159: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

135  

GCAAATTTTTATGACCCATCTACAGGAGATATTGACTTAAATAAGAAGCAAGTGGAATCTACTTTTCCTCAAACGGATTATATTACTATGGATATAGGTGATGATGATGGTATTTATATGCCGTTAGGCGTTATCAGTGAAACGTTTTTGACTCCTATTAATAGTTTTGGATTAGAAGTTGACGCGAAATCGAAAACATTAACCTTAAAATGTAAATCTTACCTGCGAGAATATTTATTAGAGTCCGATCTAAAAAATAAAGAAACAGGCTTGATTGCCCCGCCAAATGTTTTTATTAGTAATGTTGTGAAAAATTGGGATATAGAGGAAGATAGTCTAGAACCATGGGTAGCAAATAACAAAAATGCCTATGTTGATAATACAGGCGGTATAGAAAGATCTAAAGCCCTCTTTACTCAAGGTGACGGGGAATTCTCACAATTTATTGGTGATAAATTAAAACCTAATACAGATTATATTATTCAATATACTGTAAAAGGAAAACCAGCCATTTATTTAAAAAATAAAAGTACTGGATATATTACGTACGAGGATACAAACGGTAATTCTGAAGAATTTCAAACTATAGCTGTAAAATTCACTTCAGAAACTGATCTTTCACAAACTCATTTAGTTTTTAAAAGTCAAAATGGTTATGAGGCTTGGGGAGACAATTTTATTATTTTAGAAGCTAAGCTATTTGAAACTCCTGAAAGTCCAGAATTGATAAAATTTAATGATTGGGAAAGATTTGGTACTACTTACATTACAGGAAATGAGCTTAGAATCGATCATAGTCGTGGAGGTTATTTTAGACAATCTCTTAATATAGACAGTTATTCAACTTATGATTTGAGCTTTTCTTTTAGTGGATTATGGGCTAAGGTTATTGTGAAAAATTCCCGAGGGGTAGTATTGTTTGAAAAAGTGAAAAACAACGGTTCATCATATGAAGATATTAGTGAAAGTTTTACTACCGCATCAAATAAGGATGGATTTTTTATAGAACTAACAGCCGAAAGAACGAGCTCAACTTTCCATAGCTTTCGTGATATTTCTATTAAGGAAAAGATTGAATAA

 Alignment of vip3Ca2 with reference JF916462.1 my_vip3Ca2 1 ATGCATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 50 ||| ||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1 ATG------------------AACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 32 my_vip3Ca2 51 GGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 33 GGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 82 my_vip3Ca2 101 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 83 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 132 my_vip3Ca2 151 GATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAAAT 200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 133 GATCTAACCCTAGACGAAATTTTAAAGAATCAGCAGTTACTAAATGAAAT 182 my_vip3Ca2 201 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 183 TTCTGGTAAATTGGATGGGGTAAATGGGAGCTTAAATGATCTTATCGCAC 232 my_vip3Ca2 251 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 233 AGGGAAACTTAAATACAGAATTATCTAAGGAAATCTTAAAAATTGCAAAT 282 my_vip3Ca2 301 GAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTAGATGCGATAAA 350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 283 GAACAAAATCAAGTTTTAAATGATGTTAATAACAAACTAGATGCGATAAA 332 my_vip3Ca2 351 TACGATGCTTAACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGCGATG 400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 333 TACGATGCTTAACATATATCTACCTAAAATTACATCTATGTTAAGCGATG 382 my_vip3Ca2 401 TAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAGATAGAATACCTAAGTAGA 450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 383 TAATGAAACAAAATTATGCGCTAAGTCTGCAGATAGAATACCTAAGTAGA 432 my_vip3Ca2 451 CAGTTACAGGAAATTTCAGATAAGTTAGATGTTATTAATTTAAATGTTTT 500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 433 CAGTTACAGGAAATTTCAGATAAGTTAGATGTTATTAATTTAAATGTTTT 482 my_vip3Ca2 501 AATTAATTCTACTCTTACTGAAATCACACCTTCATATCAACGTATTAAAT 550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 483 AATTAATTCTACTCTTACTGAAATCACACCTTCATATCAACGTATTAAAT 532

Page 160: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

136  

my_vip3Ca2 551 ATGTAAATGAGAAATTTGATAAATTAACATTTGCCACAGAAAGCACTCTA 600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 533 ATGTAAATGAGAAATTTGATAAATTAACATTTGCCACAGAAAGCACTCTA 582 my_vip3Ca2 601 AGAGCAAAACAAGGAATTTTTAACGAGGATAGTTTTGATAATAATACTCT 650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 583 AGAGCAAAACAAGGAATTTTTAACGAGGATAGTTTTGATAATAATACTCT 632 my_vip3Ca2 651 TGAAAATTTAACTGATCTAGCTGAACTAGCTAAAAGTATAACCAAAAATG 700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 633 TGAAAATTTAACTGATCTAGCTGAACTAGCTAAAAGTATAACCAAAAATG 682 my_vip3Ca2 701 ATGTGGATAGTTTCGAATTTTATCTTCACACATTTCATGATGTATTAATT 750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 683 ATGTGGATAGTTTCGAATTTTATCTTCACACATTTCATGATGTATTAATT 732 my_vip3Ca2 751 GGAAATAATTTATTTGGACGATCGGCTTTAAAAACAGCTTCAGAATTAAT 800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 733 GGAAATAATTTATTTGGACGATCGGCTTTAAAAACAGCTTCAGAATTAAT 782 my_vip3Ca2 801 TACTAAAGACGAGATAAAGACAAGTGGAAGTGAGATTGGAAAAGTTTATA 850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 783 TACTAAAGACGAGATAAAGACAAGTGGAAGTGAGATTGGAAAAGTTTATA 832 my_vip3Ca2 851 GTTTCTTAATTGTGCTAACTTCTTTACAAGCTAAAGCCTTTCTCACTTTA 900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 833 GTTTCTTAATTGTGCTAACTTCTTTACAAGCTAAAGCCTTTCTCACTTTA 882 my_vip3Ca2 901 ACAACATGTAGAAAATTATTGGGCTTATCAGATATTGATTATACTTCTAT 950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 883 ACAACATGTAGAAAATTATTGGGCTTATCAGATATTGATTATACTTCTAT 932 my_vip3Ca2 951 TATGAATGAACATCTAAATAATGAAAAAAATGAATTTCGTGATAACATAC 1000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 933 TATGAATGAACATCTAAATAATGAAAAAAATGAATTTCGTGATAACATAC 982 my_vip3Ca2 1001 TTCCTGCACTGTCGAATAAGTTTTCTAACCCTAGCTACGCAAAAACTATA 1050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 983 TTCCTGCACTGTCGAATAAGTTTTCTAACCCTAGCTACGCAAAAACTATA 1032 my_vip3Ca2 1051 GGTAGTGACAATTATGCAAAAGTTATTTTAGAATCTGAACCAGGTTATGC 1100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1033 GGTAGTGACAATTATGCAAAAGTTATTTTAGAATCTGAACCAGGTTATGC 1082 my_vip3Ca2 1101 TTTAGTCGGATTCGAAATTATTAATGACCCAATCCCGGTATTAAAAGCGT 1150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1083 TTTAGTCGGATTCGAAATTATTAATGACCCAATCCCGGTATTAAAAGCGT 1132 my_vip3Ca2 1151 ATAAAGCAAAACTAAAACAAAATTATCAAGTTGATAATCAGTCGTTATCA 1200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1133 ATAAAGCAAAACTAAAACAAAATTATCAAGTTGATAATCAGTCGTTATCA 1182 my_vip3Ca2 1201 GAGATTGTTTATTTAGATATCGATAAACTATTTTGTCCGGAAAATTCAGA 1250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1183 GAGATTGTTTATTTAGATATCGATAAACTATTTTGTCCGGAAAATTCAGA 1232 my_vip3Ca2 1251 ACAAAAATATTATACTAAAAATCTGACATTTCCTGATGGCTATGTTATTA 1300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1233 ACAAAAATATTATACTAAAAATCTGACATTTCCTGATGGCTATGTTATTA 1282 my_vip3Ca2 1301 CTAAAATTACCTTTGAAAAAAAACTGAACAACCTAATTTATGAAGCAACA 1350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1283 CTAAAATTACCTTTGAAAAAAAACTGAACAACCTAATTTATGAAGCAACA 1332 my_vip3Ca2 1351 GCAAATTTTTATGACCCATCTACAGGAGATATTGACTTAAATAAGAAGCA 1400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1333 GCAAATTTTTATGACCCATCTACAGGAGATATTGACTTAAATAAGAAGCA 1382

Page 161: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

137  

my_vip3Ca2 1401 AGTGGAATCTACTTTTCCTCAAACGGATTATATTACTATGGATATAGGTG 1450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1383 AGTGGAATCTACTTTTCCTCAAACGGATTATATTACTATGGATATAGGTG 1432 my_vip3Ca2 1451 ATGATGATGGTATTTATATGCCGTTAGGCGTTATCAGTGAAACGTTTTTG 1500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1433 ATGATGATGGTATTTATATGCCGTTAGGCGTTATCAGTGAAACGTTTTTG 1482 my_vip3Ca2 1501 ACTCCTATTAATAGTTTTGGATTAGAAGTTGACGCGAAATCGAAAACATT 1550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1483 ACTCCTATTAATAGTTTTGGATTAGAAGTTGACGCGAAATCGAAAACATT 1532 my_vip3Ca2 1551 AACCTTAAAATGTAAATCTTACCTGCGAGAATATTTATTAGAGTCCGATC 1600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1533 AACCTTAAAATGTAAATCTTACCTGCGAGAATATTTATTAGAGTCCGATC 1582 my_vip3Ca2 1601 TAAAAAATAAAGAAACAGGCTTGATTGCCCCGCCAAATGTTTTTATTAGT 1650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1583 TAAAAAATAAAGAAACAGGCTTGATTGCCCCGCCAAATGTTTTTATTAGT 1632 my_vip3Ca2 1651 AATGTTGTGAAAAATTGGGATATAGAGGAAGATAGTCTAGAACCATGGGT 1700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1633 AATGTTGTGAAAAATTGGGATATAGAGGAAGATAGTCTAGAACCATGGGT 1682 my_vip3Ca2 1701 AGCAAATAACAAAAATGCCTATGTTGATAATACAGGCGGTATAGAAAGAT 1750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1683 AGCAAATAACAAAAATGCCTATGTTGATAATACAGGCGGTATAGAAAGAT 1732 my_vip3Ca2 1751 CTAAAGCCCTCTTTACTCAAGGTGACGGGGAATTCTCACAATTTATTGGT 1800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1733 CTAAAGCCCTCTTTACTCAAGGTGACGGGGAATTCTCACAATTTATTGGT 1782 my_vip3Ca2 1801 GATAAATTAAAACCTAATACAGATTATATTATTCAATATACTGTAAAAGG 1850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1783 GATAAATTAAAACCTAATACAGATTATATTATTCAATATACTGTAAAAGG 1832 my_vip3Ca2 1851 AAAACCAGCCATTTATTTAAAAAATAAAAGTACTGGATATATTACGTACG 1900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1833 AAAACCAGCCATTTATTTAAAAAATAAAAGTACTGGATATATTACGTACG 1882 my_vip3Ca2 1901 AGGATACAAACGGTAATTCTGAAGAATTTCAAACTATAGCTGTAAAATTC 1950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1883 AGGATACAAACGGTAATTCTGAAGAATTTCAAACTATAGCTGTAAAATTC 1932 my_vip3Ca2 1951 ACTTCAGAAACTGATCTTTCACAAACTCATTTAGTTTTTAAAAGTCAAAA 2000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1933 ACTTCAGAAACTGATCTTTCACAAACTCATTTAGTTTTTAAAAGTCAAAA 1982 my_vip3Ca2 2001 TGGTTATGAGGCTTGGGGAGACAATTTTATTATTTTAGAAGCTAAGCTAT 2050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 1983 TGGTTATGAGGCTTGGGGAGACAATTTTATTATTTTAGAAGCTAAGCTAT 2032 my_vip3Ca2 2051 TTGAAACTCCTGAAAGTCCAGAATTGATAAAATTTAATGATTGGGAAAGA 2100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2033 TTGAAACTCCTGAAAGTCCAGAATTGATAAAATTTAATGATTGGGAAAGA 2082 my_vip3Ca2 2101 TTTGGTACTACTTACATTACAGGAAATGAGCTTAGAATCGATCATAGTCG 2150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2083 TTTGGTACTACTTACATTACAGGAAATGAGCTTAGAATCGATCATAGTCG 2132 my_vip3Ca2 2151 TGGAGGTTATTTTAGACAATCTCTTAATATAGACAGTTATTCAACTTATG 2200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2133 TGGAGGTTATTTTAGACAATCTCTTAATATAGACAGTTATTCAACTTATG 2182 my_vip3Ca2 2201 ATTTGAGCTTTTCTTTTAGTGGATTATGGGCTAAGGTTATTGTGAAAAAT 2250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2183 ATTTGAGCTTTTCTTTTAGTGGATTATGGGCTAAGGTTATTGTGAAAAAT 2232

Page 162: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

138  

my_vip3Ca2 2251 TCCCGAGGGGTAGTATTGTTTGAAAAAGTGAAAAACAACGGTTCATCATA 2300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2233 TCCCGAGGGGTAGTATTGTTTGAAAAAGTGAAAAACAACGGTTCATCATA 2282 my_vip3Ca2 2301 TGAAGATATTAGTGAAAGTTTTACTACCGCATCAAATAAGGATGGATTTT 2350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2283 TGAAGATATTAGTGAAAGTTTTACTACCGCATCAAATAAGGATGGATTTT 2332 my_vip3Ca2 2351 TTATAGAACTAACAGCCGAAAGAACGAGCTCAACTTTCCATAGCTTTCGT 2400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2333 TTATAGAACTAACAGCCGAAAGAACGAGCTCAACTTTCCATAGCTTTCGT 2382 my_vip3Ca2 2401 GATATTTCTATTAAGGAAAAGATTGAATAA 2430 |||||||||||||||||||||||||||||| JF916462.1 2383 GATATTTCTATTAAGGAAAAGATTGAATAA 2412   

The derived amino acid sequence from vip3Ca2 >vip3Ca2_amino acid (809 amino acids) MHHHHHHNMNNTKLNARALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGDLTLDEILKNQQLLNEISGKLDGVNGSLNDLIAQGNLNTELSKEILKIANEQNQVLNDVNNKLDAINTMLNIYLPKITSMLSDVMKQNYALSLQIEYLSRQLQEISDKLDVINLNVLINSTLTEITPSYQRIKYVNEKFDKLTFATESTLRAKQGIFNEDSFDNNTLENLTDLAELAKSITKNDVDSFEFYLHTFHDVLIGNNLFGRSALKTASELITKDEIKTSGSEIGKVYSFLIVLTSLQAKAFLTLTTCRKLLGLSDIDYTSIMNEHLNNEKNEFRDNILPALSNKFSNPSYAKTIGSDNYAKVILESEPGYALVGFEIINDPIPVLKAYKAKLKQNYQVDNQSLSEIVYLDIDKLFCPENSEQKYYTKNLTFPDGYVITKITFEKKLNNLIYEATANFYDPSTGDIDLNKKQVESTFPQTDYITMDIGDDDGIYMPLGVISETFLTPINSFGLEVDAKSKTLTLKCKSYLREYLLESDLKNKETGLIAPPNVFISNVVKNWDIEEDSLEPWVANNKNAYVDNTGGIERSKALFTQGDGEFSQFIGDKLKPNTDYIIQYTVKGKPAIYLKNKSTGYITYEDTNGNSEEFQTIAVKFTSETDLSQTHLVFKSQNGYEAWGDNFIILEAKLFETPESPELIKFNDWERFGTTYITGNELRIDHSRGGYFRQSLNIDSYSTYDLSFSFSGLWAKVIVKNSRGVVLFEKVKNNGSSYEDISESFTTASNKDGFFIELTAERTSSTFHSFRDISIKEKIE*   

Group 5: vip3Ba1 

>vip3Ba1_nucleotide ATGCATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGTGGTAATTTAACACTAGATGAAATTTTAAAGAATCAAGATTTATTAAATCAAATCTCAGATAAACTCGATGGAATTAATGGAGATTTAGGTGATCTTATTGCACAAGGGAATTTGAATTCAGAACTAACTAAGGAATTATTAAAAATCGCCAATGAGCAAAATCTGATGTTAAATAATGTTAATGCTCAACTTAATTCAATAAATGCAACACTTAATACCTATCTTCCAAAAATTACATCTATGCTAAATGAGGTAATGAAACAAAACTATGTTTTAAGTCTACAAATAGAATTTCTTAGTAAACAATTACAAGAGATTTCAGATAAACTTGATATTATCAATTTAAATGTATTAATTAACTCTACATTGACAGAGATTACGCCTGCTTATCAACGTATTAAATATGTAAACGATAAATTTGATGAATTGACTTCTACTGTAGAAAAAAATCCAAAAATTAATCAAGATAATTTTACTGAAGATGTTATTGATAATTTAACTGATCTAACTGAACTAGCAAGAAGTGTAACGAGAAATGATATGGATAGTTTTGAATTTTATATTAAAACTTTCCATGATGTGATGATAGGAAATAATTTATTCAGTCGTTCTGCATTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAGGAAAATATACACACTAGGGGAAGTGAAATTGGTAATGTCTACACTTTTATGATTGTTTTGACTTCCTTACAAGCAAAAGCGTTCCTAACTTTAACTACATGTCGTAAATTATTAGGATTAGCAGATATCGATTATACACAAATTATGAATGAAAATTTAGATAGAGAAAAAGAGGAATTTCGCTTAAATATTCTTCCTACACTTTCTAATGATTTTTCTAATCCTAATTATACAGAAACTTTAGGAAGTGATCTTGTAGATCCAATTGTTACGTTAGAAGCTGAGCCTGGTTATGCTTTAATAGGTTTTGAAATTCTCAATGATCCACTTCCAGTATTAAAAGTATATCAGGCAAAGCTAAAACCAAATTATCAAGTCGACAAAGAGTCGATTATGGAAAATATTTATGGGAACATCCATAAACTACTTTGTCCAAAACAACGTGAACAAAAATATTATATAAAAGACATGACATTCCCTGAAGGTTATGTAATCACCAAAATTGTTTTTGAAAAAAAATTGAATCTATTAGGATATGAAGTAACAGCAAATCTTTATGATCCTTTTACAGGAAGTATCGATTTGAATAAGACTATTCTAGAATCATGGAAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGATTGCTGTGAGGAATTATATAAAATTATAGAGGCGGATACTAACGGTGTTTATATGCCTTTGGGTGTAATTAGTGAAACATTTTTAACACCAATCTATAGTTTTAAACTAATTATTGACGAAAAAACAAAGAAAATATCTTTAGCGGGTAAATCTTATTTACGTGAATCTTTACTAGCCACAGATTTAGTTAATAAAGAAACAAATTTAATTCCTTCACCTAATGGTTTCATTAGCAGTATTGTGCAAAATTGGCATATAACATCGGATAATATAGAGCCATGGAAAGCGAATAATAAAAATGCATATGTCGATAAGACGGATGCCATGGTGGGATTTAGCTCTTTATATACTCATAAGGATGGGGAATTCTTGCAATTTATTGGAGCTAAGTTAAAGGCTAAAACTGAGTATATCATT

Page 163: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

139  

CAATATACTGTAAAAGGGAATCCGGAAGTTTATTTAAAAAACAATAAAGATATCTGTTATGAGGATAAAACAAATAATTTTGACACGTTTCAAACTATAACTAAAAAATTCAATTCAGGAGTAGATCCATCCGAAATATATCTAGTTTTTAAAAATCAAATTGGATATGAAGCATGGGGAAATAACTTTATTATACTTGAAATTAAGTCGCTTGAAACCCTACCACAAATATTAAAACCTGAAAATTGGATTCCTTTGGGTAATGCTGAGATTAAAGAAGATGGAAAAATTGAGATTTCAGGTAATGGAAGCATGAATCAATATATTCAATTAGAACAGAATTCCAAATATCATCTAAGATTCTCTGTAAAAGGAAAAGGTAGAGTAACGATGCAAGCTCAAACGTCCCATATAAATGTACCAGCTACAAACGAAGAGGTTTCTATAATGATTGAAACTACACGCTTATACGGCGAAGGTATAATTAGCCTATTAAATGATGAAGTGGAGAATTCCGGGGTTATTTTTTCGGATGTATCTATAGTTAAAGAATAA   Alignment of vip3Ba1 with reference AY823271.1

  my_vip3Ba1 1 ATGCATCATCACCACCATCACAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 50 ||| ||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1 ATG------------------AACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAG 32 my_vip3Ba1 51 GGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 33 GGCCTTACCAAGTTTTATTGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCA 82 my_vip3Ba1 101 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 83 CTGGTATCAAAGACATTATGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGT 132 my_vip3Ba1 151 GGTAATTTAACACTAGATGAAATTTTAAAGAATCAAGATTTATTAAATCA 200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 133 GGTAATTTAACACTAGATGAAATTTTAAAGAATCAAGATTTATTAAATCA 182 my_vip3Ba1 201 AATCTCAGATAAACTCGATGGAATTAATGGAGATTTAGGTGATCTTATTG 250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 183 AATCTCAGATAAACTCGATGGAATTAATGGAGATTTAGGTGATCTTATTG 232 my_vip3Ba1 251 CACAAGGGAATTTGAATTCAGAACTAACTAAGGAATTATTAAAAATCGCC 300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 233 CACAAGGGAATTTGAATTCAGAACTAACTAAGGAATTATTAAAAATCGCC 282 my_vip3Ba1 301 AATGAGCAAAATCTGATGTTAAATAATGTTAATGCTCAACTTAATTCAAT 350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 283 AATGAGCAAAATCTGATGTTAAATAATGTTAATGCTCAACTTAATTCAAT 332 my_vip3Ba1 351 AAATGCAACACTTAATACCTATCTTCCAAAAATTACATCTATGCTAAATG 400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 333 AAATGCAACACTTAATACCTATCTTCCAAAAATTACATCTATGCTAAATG 382 my_vip3Ba1 401 AGGTAATGAAACAAAACTATGTTTTAAGTCTACAAATAGAATTTCTTAGT 450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 383 AGGTAATGAAACAAAACTATGTTTTAAGTCTACAAATAGAATTTCTTAGT 432 my_vip3Ba1 451 AAACAATTACAAGAGATTTCAGATAAACTTGATATTATCAATTTAAATGT 500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 433 AAACAATTACAAGAGATTTCAGATAAACTTGATATTATCAATTTAAATGT 482 my_vip3Ba1 501 ATTAATTAACTCTACATTGACAGAGATTACGCCTGCTTATCAACGTATTA 550 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 483 ATTAATTAACTCTACATTGACAGAGATTACGCCTGCTTATCAACGTATTA 532 my_vip3Ba1 551 AATATGTAAACGATAAATTTGATGAATTGACTTCTACTGTAGAAAAAAAT 600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 533 AATATGTAAACGATAAATTTGATGAATTGACTTCTACTGTAGAAAAAAAT 582 my_vip3Ba1 601 CCAAAAATTAATCAAGATAATTTTACTGAAGATGTTATTGATAATTTAAC 650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 583 CCAAAAATTAATCAAGATAATTTTACTGAAGATGTTATTGATAATTTAAC 632 my_vip3Ba1 651 TGATCTAACTGAACTAGCAAGAAGTGTAACGAGAAATGATATGGATAGTT 700

Page 164: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

140  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 633 TGATCTAACTGAACTAGCAAGAAGTGTAACGAGAAATGATATGGATAGTT 682 my_vip3Ba1 701 TTGAATTTTATATTAAAACTTTCCATGATGTGATGATAGGAAATAATTTA 750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 683 TTGAATTTTATATTAAAACTTTCCATGATGTGATGATAGGAAATAATTTA 732 my_vip3Ba1 751 TTCAGTCGTTCTGCATTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAGGAAAA 800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 733 TTCAGTCGTTCTGCATTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAGGAAAA 782 my_vip3Ba1 801 TATACACACTAGGGGAAGTGAAATTGGTAATGTCTACACTTTTATGATTG 850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 783 TATACACACTAGGGGAAGTGAAATTGGTAATGTCTACACTTTTATGATTG 832 my_vip3Ba1 851 TTTTGACTTCCTTACAAGCAAAAGCGTTCCTAACTTTAACTACATGTCGT 900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 833 TTTTGACTTCCTTACAAGCAAAAGCGTTCCTAACTTTAACTACATGTCGT 882 my_vip3Ba1 901 AAATTATTAGGATTAGCAGATATCGATTATACACAAATTATGAATGAAAA 950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 883 AAATTATTAGGATTAGCAGATATCGATTATACACAAATTATGAATGAAAA 932 my_vip3Ba1 951 TTTAGATAGAGAAAAAGAGGAATTTCGCTTAAATATTCTTCCTACACTTT 1000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 933 TTTAGATAGAGAAAAAGAGGAATTTCGCTTAAATATTCTTCCTACACTTT 982 my_vip3Ba1 1001 CTAATGATTTTTCTAATCCTAATTATACAGAAACTTTAGGAAGTGATCTT 1050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 983 CTAATGATTTTTCTAATCCTAATTATACAGAAACTTTAGGAAGTGATCTT 1032 my_vip3Ba1 1051 GTAGATCCAATTGTTACGTTAGAAGCTGAGCCTGGTTATGCTTTAATAGG 1100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1033 GTAGATCCAATTGTTACGTTAGAAGCTGAGCCTGGTTATGCTTTAATAGG 1082 my_vip3Ba1 1101 TTTTGAAATTCTCAATGATCCACTTCCAGTATTAAAAGTATATCAGGCAA 1150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1083 TTTTGAAATTCTCAATGATCCACTTCCAGTATTAAAAGTATATCAGGCAA 1132 my_vip3Ba1 1151 AGCTAAAACCAAATTATCAAGTCGACAAAGAGTCGATTATGGAAAATATT 1200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1133 AGCTAAAACCAAATTATCAAGTCGACAAAGAGTCGATTATGGAAAATATT 1182 my_vip3Ba1 1201 TATGGGAACATCCATAAACTACTTTGTCCAAAACAACGTGAACAAAAATA 1250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1183 TATGGGAACATCCATAAACTACTTTGTCCAAAACAACGTGAACAAAAATA 1232 my_vip3Ba1 1251 TTATATAAAAGACATGACATTCCCTGAAGGTTATGTAATCACCAAAATTG 1300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1233 TTATATAAAAGACATGACATTCCCTGAAGGTTATGTAATCACCAAAATTG 1282 my_vip3Ba1 1301 TTTTTGAAAAAAAATTGAATCTATTAGGATATGAAGTAACAGCAAATCTT 1350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1283 TTTTTGAAAAAAAATTGAATCTATTAGGATATGAAGTAACAGCAAATCTT 1332 my_vip3Ba1 1351 TATGATCCTTTTACAGGAAGTATCGATTTGAATAAGACTATTCTAGAATC 1400 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1333 TATGATCCTTTTACAGGAAGTATCGATTTGAATAAGACTATTCTAGAATC 1382 my_vip3Ba1 1401 ATGGAAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTG 1450 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1383 ATGGAAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTG 1432 my_vip3Ba1 1451 AAGAAGATTGCTGTGAGGAATTATATAAAATTATAGAGGCGGATACTAAC 1500 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1433 AAGAAGATTGCTGTGAGGAATTATATAAAATTATAGAGGCGGATACTAAC 1482 my_vip3Ba1 1501 GGTGTTTATATGCCTTTGGGTGTAATTAGTGAAACATTTTTAACACCAAT 1550

Page 165: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

141  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1483 GGTGTTTATATGCCTTTGGGTGTAATTAGTGAAACATTTTTAACACCAAT 1532 my_vip3Ba1 1551 CTATAGTTTTAAACTAATTATTGACGAAAAAACAAAGAAAATATCTTTAG 1600 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1533 CTATAGTTTTAAACTAATTATTGACGAAAAAACAAAGAAAATATCTTTAG 1582 my_vip3Ba1 1601 CGGGTAAATCTTATTTACGTGAATCTTTACTAGCCACAGATTTAGTTAAT 1650 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1583 CGGGTAAATCTTATTTACGTGAATCTTTACTAGCCACAGATTTAGTTAAT 1632 my_vip3Ba1 1651 AAAGAAACAAATTTAATTCCTTCACCTAATGGTTTCATTAGCAGTATTGT 1700 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1633 AAAGAAACAAATTTAATTCCTTCACCTAATGGTTTCATTAGCAGTATTGT 1682 my_vip3Ba1 1701 GCAAAATTGGCATATAACATCGGATAATATAGAGCCATGGAAAGCGAATA 1750 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1683 GCAAAATTGGCATATAACATCGGATAATATAGAGCCATGGAAAGCGAATA 1732 my_vip3Ba1 1751 ATAAAAATGCATATGTCGATAAGACGGATGCCATGGTGGGATTTAGCTCT 1800 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1733 ATAAAAATGCATATGTCGATAAGACGGATGCCATGGTGGGATTTAGCTCT 1782 my_vip3Ba1 1801 TTATATACTCATAAGGATGGGGAATTCTTGCAATTTATTGGAGCTAAGTT 1850 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1783 TTATATACTCATAAGGATGGGGAATTCTTGCAATTTATTGGAGCTAAGTT 1832 my_vip3Ba1 1851 AAAGGCTAAAACTGAGTATATCATTCAATATACTGTAAAAGGGAATCCGG 1900 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1833 AAAGGCTAAAACTGAGTATATCATTCAATATACTGTAAAAGGGAATCCGG 1882 my_vip3Ba1 1901 AAGTTTATTTAAAAAACAATAAAGATATCTGTTATGAGGATAAAACAAAT 1950 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1883 AAGTTTATTTAAAAAACAATAAAGATATCTGTTATGAGGATAAAACAAAT 1932 my_vip3Ba1 1951 AATTTTGACACGTTTCAAACTATAACTAAAAAATTCAATTCAGGAGTAGA 2000 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1933 AATTTTGACACGTTTCAAACTATAACTAAAAAATTCAATTCAGGAGTAGA 1982 my_vip3Ba1 2001 TCCATCCGAAATATATCTAGTTTTTAAAAATCAAATTGGATATGAAGCAT 2050 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 1983 TCCATCCGAAATATATCTAGTTTTTAAAAATCAAATTGGATATGAAGCAT 2032 my_vip3Ba1 2051 GGGGAAATAACTTTATTATACTTGAAATTAAGTCGCTTGAAACCCTACCA 2100 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2033 GGGGAAATAACTTTATTATACTTGAAATTAAGTCGCTTGAAACCCTACCA 2082 my_vip3Ba1 2101 CAAATATTAAAACCTGAAAATTGGATTCCTTTGGGTAATGCTGAGATTAA 2150 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2083 CAAATATTAAAACCTGAAAATTGGATTCCTTTGGGTAATGCTGAGATTAA 2132 my_vip3Ba1 2151 AGAAGATGGAAAAATTGAGATTTCAGGTAATGGAAGCATGAATCAATATA 2200 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2133 AGAAGATGGAAAAATTGAGATTTCAGGTAATGGAAGCATGAATCAATATA 2182 my_vip3Ba1 2201 TTCAATTAGAACAGAATTCCAAATATCATCTAAGATTCTCTGTAAAAGGA 2250 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2183 TTCAATTAGAACAGAATTCCAAATATCATCTAAGATTCTCTGTAAAAGGA 2232 my_vip3Ba1 2251 AAAGGTAGAGTAACGATGCAAGCTCAAACGTCCCATATAAATGTACCAGC 2300 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2233 AAAGGTAGAGTAACGATGCAAGCTCAAACGTCCCATATAAATGTACCAGC 2282 my_vip3Ba1 2301 TACAAACGAAGAGGTTTCTATAATGATTGAAACTACACGCTTATACGGCG 2350 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2283 TACAAACGAAGAGGTTTCTATAATGATTGAAACTACACGCTTATACGGCG 2332 my_vip3Ba1 2351 AAGGTATAATTAGCCTATTAAATGATGAAGTGGAGAATTCCGGGGTTATT 2400

Page 166: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

142  

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| AY823271.1 2333 AAGGTATAATTAGCCTATTAAATGATGAAGTGGAGAATTCCGGGGTTATT 2382 my_vip3Ba1 2401 TTTTCGGATGTATCTATAGTTAAAGAATAA 2430 |||||||||||||||||||||||||||||. AY823271.1 2383 TTTTCGGATGTATCTATAGTTAAAGAATAG 2412

The derived amino acid sequence from vip3Ba1 >vip3Ba1_amino acid (809 amino acids) MHHHHHHNMNNTKLNARALPSFIDYFNGIYGFATGIKDIMNMIFKTDTGGGNLTLDEILKNQDLLNQISDKLDGINGDLGDLIAQGNLNSELTKELLKIANEQNLMLNNVNAQLNSINATLNTYLPKITSMLNEVMKQNYVLSLQIEFLSKQLQEISDKLDIINLNVLINSTLTEITPAYQRIKYVNDKFDELTSTVEKNPKINQDNFTEDVIDNLTDLTELARSVTRNDMDSFEFYIKTFHDVMIGNNLFSRSALKTASELIAKENIHTRGSEIGNVYTFMIVLTSLQAKAFLTLTTCRKLLGLADIDYTQIMNENLDREKEEFRLNILPTLSNDFSNPNYTETLGSDLVDPIVTLEAEPGYALIGFEILNDPLPVLKVYQAKLKPNYQVDKESIMENIYGNIHKLLCPKQREQKYYIKDMTFPEGYVITKIVFEKKLNLLGYEVTANLYDPFTGSIDLNKTILESWKEDCCEEDCCEEDCCEEDCCEELYKIIEADTNGVYMPLGVISETFLTPIYSFKLIIDEKTKKISLAGKSYLRESLLATDLVNKETNLIPSPNGFISSIVQNWHITSDNIEPWKANNKNAYVDKTDAMVGFSSLYTHKDGEFLQFIGAKLKAKTEYIIQYTVKGNPEVYLKNNKDICYEDKTNNFDTFQTITKKFNSGVDPSEIYLVFKNQIGYEAWGNNFIILEIKSLETLPQILKPENWIPLGNAEIKEDGKIEISGNGSMNQYIQLEQNSKYHLRFSVKGKGRVTMQAQTSHINVPATNEEVSIMIETTRLYGEGIISLLNDEVENSGVIFSDVSIVKE*

Page 167: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

143  

APPENDIX II:  The DNA sequence of the vip3Ba gene modified for expression in plants  

>Vip3BaORF_cowpea

ATGAACATGAACAACACCAAGCTCAACGCTAGGGCCCTCCCATCCTTCATCGATTACTTCAACGGAATCTACGGCTTCGCCACCGGCATCAAGGATATCATGAATATGATCTTCAAGACCGACACCGGCGGAGGTAACCTTACCCTTGATGAGATTssCTCAAGAACCAGGACCTCCTCAACCAGATCTCCGATAAGCTCGATGGAATCAACGGCGATCTCGGTGATCTTATCGCTCAGGGAAACCTCAACTCCGAGCTGACCAAAGAGCTTCTCAAGATCGCTAACGAGCAGAACCTCATGCTCAACAACGTGAACGCTCAGCTCAACTCCATTAACGCTACCCTCAACACCTACCTCCCCAAGATTACCTCCATGCTGAACGAGGTGATGAAGCAGAACTACGTGCTCAGCCTCCAGATCGAGTTCTTGTCCAAGCAGCTCCAAGAGATCAGCGACAAGCTCGACATCATCAACCTCAACGTGCTCATCAACTCCACCCTTACCGAGATTACTCCAGCCTACCAGAGGATCAAGTACGTGAACGATAAGTTCGACGAGCTTACCTCCACCGTTGAGAAGAACCCAAAGATCAACCAGGACAACTTCACCGAGGACGTGATCGATAACCTCACCGATCTTACCGAGCTTGCCAGATCTGTGACTAGGAACGACATGGACAGCTTCGAGTTCTACATCAAGACCTTCCACGACGTGATGATCGGCAACAACCTGTTCTCTAGGTCCGCTCTTAAGACCGCCTCTGAGCTTATTGCCAAAGAGAACATTCACACCAGGGGCTCCGAGATCGGAAACGTTTACACCTTCATGATCGTGCTCACCAGCCTTCAGGCTAAGGCTTTCCTTACTCTTACTACCTGCAGAAAGCTCCTCGGCCTCGCTGATATTGATTACACCCAGATCATGAACGAGAACCTCGACCGTGAGAAAGAAGAGTTCAGGCTCAACATCCTCCCCACCCTTTCCAACGATTTCTCCAACCCAAACTACACCGAGACTCTCGGATCTGATCTCGTGGATCCAATTGTGACTCTTGAGGCAGAGCCAGGATACGCTCTTATCGGATTCGAGATCCTCAACGATCCACTCCCAGTGCTTAAGGTGTACCAGGCTAAGCTCAAGCCCAACTACCAGGTGGACAAAGAATCCATCATGGAAAACATCTACGGCAACATCCACAAGCTCCTCTGCCCAAAGCAACGTGAGCAGAAGTACTACATTAAGGACATGACCTTCCCCGAGGGCTACGTGATCACTAAGATTGTGTTCGAGAAGAAGCTCAACCTCCTCGGATATGAGGTGACCGCTAACCTCTACGATCCATTCACCGGATCCATCGACCTCAACAAGACCATTCTCGAGTCCTGGAAAGAGGACTGCTGCGAGGAAGATTGCTGCGAAGAGGACTGTTGTGAAGAGGATTGCTGTGAGGAACTCTACAAGATCATCGAGGCTGACACCAACGGTGTGTACATGCCACTTGGAGTGATCTCCGAGACTTTCCTGACCCCCATCTACAGCTTCAAGCTCATCATCGACGAAAAGACCAAGAAGATCTCCCTCGCCGGAAAGTCCTACCTTAGAGAGTCTCTTCTTGCTACCGACCTCGTGAACAAAGAGACTAACCTCATCCCATCCCCCAACGGCTTCATCTCTTCTATTGTGCAGAACTGGCACATCACCTCCGACAACATTGAACCATGGAAGGCCAACAACAAGAACGCCTACGTTGACAAGACCGATGCTATGGTGGGATTCAGCTCTCTCTACACCCATAAGGATGGTGAGTTCCTCCAGTTCATCGGCGCTAAGCTTAAGGCTAAGACCGAGTACATCATCCAGTACACCGTGAAGGGAAACCCAGAGGTGTACCTCAAGAACAACAAGGACATCTGCTACGAGGACAAGACCAACAACTTCGACACCTTCCAGACCATCACCAAGAAATTCAACTCCGGCGTTGACCCCTCTGAGATCTACCTCGTTTTTAAGAACCAGATCGGCTACGAGGCTTGGGGGAACAACTTCATTATCCTCGAGATCAAGTCCCTCGAGACACTCCCACAGATTCTTAAGCCAGAGAACTGGATCCCACTCGGCAACGCTGAAATCAAAGAGGATGGCAAGATCGAGATCTCCGGCAACGGATCTATGAACCAGTACATTCAGCTTGAGCAGAACTCCAAGTACCACCTCAGGTTCTCTGTTAAGGGAAAGGGAAGGGTTACCATGCAGGCTCAGACCTCTCATATTAACGTGCCAGCTACCAACGAAGAGGTGTCCATCATGATTGAGACTACCAGGCTTTACGGGGAGGGGATTATTTCCTTGCTCAACGACGAGGTTGAGAACAGCGGTGTGATCTTCTCCGATGTGTCCATCGTGAAAGAGTGA 

Page 168: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

144  

APPENDIX III: Sequence alignment of vip3Ba gene (optimized cowpea version vs the original bacterial version)  vip3Ba_cowpea 1 ATGAACATGAACAACACCAAGCTCAACGCTAGGGCCCTCCCATCCTTCAT 50 |||||||||||.||.||.||..|.|||||.||||||.|.|||...||.|| vip3Ba_Bt 1 ATGAACATGAATAATACTAAATTAAACGCAAGGGCCTTACCAAGTTTTAT 50 vip3Ba_cowpea 51 CGATTACTTCAACGGAATCTACGGCTTCGCCACCGGCATCAAGGATATCA 100 .|||||.||.||.||.||.||.||.||.|||||.||.|||||.||.||.| vip3Ba_Bt 51 TGATTATTTTAATGGCATTTATGGATTTGCCACTGGTATCAAAGACATTA 100 vip3Ba_cowpea 101 TGAATATGATCTTCAAGACCGACACCGGCGGAGGTAACCTTACCCTTGAT 150 ||||.|||||.||.||.||.||.||.||.||.|||||..|.||.||.||| vip3Ba_Bt 101 TGAACATGATTTTTAAAACGGATACAGGTGGTGGTAATTTAACACTAGAT 150 vip3Ba_cowpea 151 GAGATTCTCAAGAACCAGGACCTCCTCAACCAGATCTCCGATAAGCTCGA 200 ||.|||.|.|||||.||.||..|..|.||.||.|||||.|||||.||||| vip3Ba_Bt 151 GAAATTTTAAAGAATCAAGATTTATTAAATCAAATCTCAGATAAACTCGA 200 vip3Ba_cowpea 201 TGGAATCAACGGCGATCTCGGTGATCTTATCGCTCAGGGAAACCTCAACT 250 ||||||.||.||.|||.|.|||||||||||.||.||.||.||..|.||.| vip3Ba_Bt 201 TGGAATTAATGGAGATTTAGGTGATCTTATTGCACAAGGGAATTTGAATT 250 vip3Ba_cowpea 251 CCGAGCTGACCAAAGAGCTTCTCAAGATCGCTAACGAGCAGAACCTCATG 300 |.||.||.||.||.||..|..|.||.|||||.||.|||||.||.||.||| vip3Ba_Bt 251 CAGAACTAACTAAGGAATTATTAAAAATCGCCAATGAGCAAAATCTGATG 300 vip3Ba_cowpea 301 CTCAACAACGTGAACGCTCAGCTCAACTCCATTAACGCTACCCTCAACAC 350 .|.||.||.||.||.|||||.||.||.||.||.||.||.||.||.||.|| vip3Ba_Bt 301 TTAAATAATGTTAATGCTCAACTTAATTCAATAAATGCAACACTTAATAC 350 vip3Ba_cowpea 351 CTACCTCCCCAAGATTACCTCCATGCTGAACGAGGTGATGAAGCAGAACT 400 |||.||.||.||.|||||.||.|||||.||.|||||.|||||.||.|||| vip3Ba_Bt 351 CTATCTTCCAAAAATTACATCTATGCTAAATGAGGTAATGAAACAAAACT 400 vip3Ba_cowpea 401 ACGTGCTCAGCCTCCAGATCG-AGTTCTT-GTCCAAGCAGCTCCAAGAGA 448 |.||..|.||.||.||.||.| |.||||| || ||.||..|.||||||| vip3Ba_Bt 401 ATGTTTTAAGTCTACAAATAGAATTTCTTAGT--AAACAATTACAAGAGA 448 vip3Ba_cowpea 449 --TCAGCGACAAGCTCGACATCATCAACCTCAACGTGCTCATCAACTCCA 496 ||| ||.||.||.||.||.|||||..|.||.||..|.||.|||||.| vip3Ba_Bt 449 TTTCA--GATAAACTTGATATTATCAATTTAAATGTATTAATTAACTCTA 496 vip3Ba_cowpea 497 CCCTTACCGAGATTACTCCAGCCTACCAGAGGATCAAGTACGTGAACGAT 546 |..|.||.||||||||.||.||.||.||..|.||.||.||.||.|||||| vip3Ba_Bt 497 CATTGACAGAGATTACGCCTGCTTATCAACGTATTAAATATGTAAACGAT 546 vip3Ba_cowpea 547 AAGTTCGACGAGCTTACCTCCACCGTTGAGAAGAACCCAAAGATCAACCA 596 ||.||.||.||..|.||.||.||.||.||.||.||.|||||.||.||.|| vip3Ba_Bt 547 AAATTTGATGAATTGACTTCTACTGTAGAAAAAAATCCAAAAATTAATCA 596 vip3Ba_cowpea 597 GGACAACTTCACCGAGGACGTGATCGATAACCTCACCGATCTTACCGAGC 646 .||.||.||.||.||.||.||.||.|||||..|.||.|||||.||.||.| vip3Ba_Bt 597 AGATAATTTTACTGAAGATGTTATTGATAATTTAACTGATCTAACTGAAC 646 vip3Ba_cowpea 647 TTGCCAGATCTGTGACTAGGAACGACATGGACAGCTTCGAGTTCTACATC 696 |.||.|||..|||.||.||.||.||.|||||.||.||.||.||.||.||. vip3Ba_Bt 647 TAGCAAGAAGTGTAACGAGAAATGATATGGATAGTTTTGAATTTTATATT 696 vip3Ba_cowpea 697 AAGACCTTCCACGACGTGATGATCGGCAACAACCTGTTCTCTAGGTCCGC 746 ||.||.|||||.||.||||||||.||.||.||..|.|||..|.|.||.|| vip3Ba_Bt 697 AAAACTTTCCATGATGTGATGATAGGAAATAATTTATTCAGTCGTTCTGC 746 vip3Ba_cowpea 747 TCTTAAGACCGCCTCTGAGCTTATTGCCAAAGAGAACATTCACACCAGGG 796 ..|.||.||.||.||.||..|.|||||.||.||.||.||.|||||.|||| vip3Ba_Bt 747 ATTAAAAACTGCTTCAGAATTAATTGCTAAGGAAAATATACACACTAGGG 796

Page 169: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

145  

vip3Ba_cowpea 797 GCTCCGAGATCGGAAACGTTTACACCTTCATGATCGTGCTCACCAGCCTT 846 |....||.||.||.||.||.|||||.||.|||||.||..|.| |..|||| vip3Ba_Bt 797 GAAGTGAAATTGGTAATGTCTACACTTTTATGATTGTTTTGA-CTTCCTT 845 vip3Ba_cowpea 847 -CAGGCTAAGGCTTTCCTTACTCTTACTACCTGCAGAAAGCTCCTCGGCC 895 ||.||.||.||.|||||.|||.|.|||||.||..|.||..|..|.||.. vip3Ba_Bt 846 ACAAGCAAAAGCGTTCCTAACTTTAACTACATGTCGTAAATTATTAGGAT 895 vip3Ba_cowpea 896 TCGCTGATATTGATTACACCCAGATCATGAACGAGAACCTCGACCGTGAG 945 |.||.|||||.|||||.||.||.||.|||||.||.||..|.||..|.||. vip3Ba_Bt 896 TAGCAGATATCGATTATACACAAATTATGAATGAAAATTTAGATAGAGAA 945 vip3Ba_cowpea 946 AAAGAAGAGTTCAGGCTCAACATCCTCCCCACCCTTTCCAACGATTTCTC 995 |||||.||.||..|..|.||.||.||.||.||.|||||.||.|||||.|| vip3Ba_Bt 946 AAAGAGGAATTTCGCTTAAATATTCTTCCTACACTTTCTAATGATTTTTC 995 vip3Ba_cowpea 996 CAACCCAAACTACACCGAGACTCTCGGATCTGATCTCGTGGATCCAATTG 1045 .||.||.||.||.||.||.|||.|.|||..||||||.||.|||||||||| vip3Ba_Bt 996 TAATCCTAATTATACAGAAACTTTAGGAAGTGATCTTGTAGATCCAATTG 1045 vip3Ba_cowpea 1046 TGACTCTTGAGGCAGAGCCAGGATACGCTCTTATCGGATTCGAGATCCTC 1095 |.||..|.||.||.|||||.||.||.|||.|.||.||.||.||.||.||| vip3Ba_Bt 1046 TTACGTTAGAAGCTGAGCCTGGTTATGCTTTAATAGGTTTTGAAATTCTC 1095 vip3Ba_cowpea 1096 AACGATCCACTCCCAGTGCTTAAGGTGTACCAGGCTAAGCTCAAGCCCAA 1145 ||.||||||||.|||||..|.||.||.||.|||||.|||||.||.||.|| vip3Ba_Bt 1096 AATGATCCACTTCCAGTATTAAAAGTATATCAGGCAAAGCTAAAACCAAA 1145 vip3Ba_cowpea 1146 CTACCAGGTGGACAAAGAATCCATCATGGAAAACATCTACGGCAACATCC 1195 .||.||.||.||||||||.||.||.||||||||.||.||.||.||||||| vip3Ba_Bt 1146 TTATCAAGTCGACAAAGAGTCGATTATGGAAAATATTTATGGGAACATCC 1195 vip3Ba_cowpea 1196 ACAAGCTCCTCTGCCCAAAGCAACGTGAGCAGAAGTACTACATTAAGGAC 1245 |.||.||.||.||.|||||.||||||||.||.||.||.||.||.||.||| vip3Ba_Bt 1196 ATAAACTACTTTGTCCAAAACAACGTGAACAAAAATATTATATAAAAGAC 1245 vip3Ba_cowpea 1246 ATGACCTTCCCCGAGGGCTACGTGATCACTAAGATTGTGTTCGAGAAGAA 1295 |||||.|||||.||.||.||.||.|||||.||.|||||.||.||.||.|| vip3Ba_Bt 1246 ATGACATTCCCTGAAGGTTATGTAATCACCAAAATTGTTTTTGAAAAAAA 1295 vip3Ba_cowpea 1296 GCTCAACCTCCTCGGATATGAGGTGACCGCTAACCTCTACGATCCATTCA 1345 ..|.||.||..|.||||||||.||.||.||.||.||.||.|||||.||.| vip3Ba_Bt 1296 ATTGAATCTATTAGGATATGAAGTAACAGCAAATCTTTATGATCCTTTTA 1345 vip3Ba_cowpea 1346 CCGGATCCATCGACCTCAACAAGACCATTCTCGAGTCCTGGAAAGAGGAC 1395 |.|||...|||||..|.||.|||||.|||||.||.||.||||||||.||| vip3Ba_Bt 1346 CAGGAAGTATCGATTTGAATAAGACTATTCTAGAATCATGGAAAGAAGAC 1395 vip3Ba_cowpea 1396 TGCTGCGAGGAAGATTGCTGCGAAGAGGACTGTTGTGAAGAGGATTGCTG 1445 |||||.||.|||||.|||||.|||||.|||||.||||||||.|||||||| vip3Ba_Bt 1396 TGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGACTGCTGTGAAGAAGATTGCTG 1445 vip3Ba_cowpea 1446 TGAGGAACTCTACAAGATCATCGAGGCTGACACCAACGGTGTGTACATGC 1495 |||||||.|.||.||.||.||.|||||.||.||.||||||||.||.|||| vip3Ba_Bt 1446 TGAGGAATTATATAAAATTATAGAGGCGGATACTAACGGTGTTTATATGC 1495 vip3Ba_cowpea 1496 CACTTGGAGTGATCTCCGAGACTTTCCTGACCCCCATCTACAGCTTCAAG 1545 |..|.||.||.||....||.||.||..|.||.||.|||||.||.||.||. vip3Ba_Bt 1496 CTTTGGGTGTAATTAGTGAAACATTTTTAACACCAATCTATAGTTTTAAA 1545 vip3Ba_cowpea 1546 CTCATCATCGACGAAAAGACCAAGAAGATCTCCCTCGCCGGAAAGTCCTA 1595 ||.||.||.||||||||.||.|||||.||.||..|.||.||.||.||.|| vip3Ba_Bt 1546 CTAATTATTGACGAAAAAACAAAGAAAATATCTTTAGCGGGTAAATCTTA 1595 vip3Ba_cowpea 1596 CCTTA-GAGAGTCTCTTCTTGCTACCGACCTCGTGAACAAAGAGACTAAC 1644 .||| |.||.|||.|.||.||.||.||..|.||.||.|||||.||.||. vip3Ba_Bt 1596 -TTTACGTGAATCTTTACTAGCCACAGATTTAGTTAATAAAGAAACAAAT 1644

Page 170: ENHANCING THE RESILIENCE OF BT COWPEA VIGNA …eprints.qut.edu.au/96968/4/Bosibori Bett Thesis.pdf · iii ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] is an important food security

146  

vip3Ba_cowpea 1645 CTCATCCCATCCCCCAACGGCTTCATCTCTT----CTATTGTGCAGAACT 1690 .|.||.||.||.||.||.||.|||| || .|||||||||.||.| vip3Ba_Bt 1645 TTAATTCCTTCACCTAATGGTTTCA----TTAGCAGTATTGTGCAAAATT 1690 vip3Ba_cowpea 1691 GGCACATCACCTCCGACAACATTGAACCATGGAAGGCCAACAACAAGAAC 1740 ||||.||.||.||.||.||.||.||.||||||||.||.||.||.||.||. vip3Ba_Bt 1691 GGCATATAACATCGGATAATATAGAGCCATGGAAAGCGAATAATAAAAAT 1740 vip3Ba_cowpea 1741 GCCTACGTTGACAAGACCGATGCTATGGTGGGATTCAGCTCTCTCTACAC 1790 ||.||.||.||.|||||.|||||.|||||||||||.||||||.|.||.|| vip3Ba_Bt 1741 GCATATGTCGATAAGACGGATGCCATGGTGGGATTTAGCTCTTTATATAC 1790 vip3Ba_cowpea 1791 CCATAAGGATGGTGAGTTCCTCCAGTTCATCGGCGCTAAGCTTAAGGCTA 1840 .|||||||||||.||.|||.|.||.||.||.||.||||||.|.||||||| vip3Ba_Bt 1791 TCATAAGGATGGGGAATTCTTGCAATTTATTGGAGCTAAGTTAAAGGCTA 1840 vip3Ba_cowpea 1841 AGACCGAGTACATCATCCAGTACACCGTGAAGGGAAACCCAGAGGTGTAC 1890 |.||.|||||.|||||.||.||.||.||.||.||.||.||.||.||.||. vip3Ba_Bt 1841 AAACTGAGTATATCATTCAATATACTGTAAAAGGGAATCCGGAAGTTTAT 1890 vip3Ba_cowpea 1891 CTCAAGAACAACAAGGACATCTGCTACGAGGACAAGACCAACAACTTCGA 1940 .|.||.|||||.||.||.|||||.||.|||||.||.||.||.||.||.|| vip3Ba_Bt 1891 TTAAAAAACAATAAAGATATCTGTTATGAGGATAAAACAAATAATTTTGA 1940 vip3Ba_cowpea 1941 CACCTTCCAGACCATCACCAAGAAATTCAACTCCGGCGTTGACCCCTCTG 1990 |||.||.||.||.||.||.||.||||||||.||.||.||.||.||.||.| vip3Ba_Bt 1941 CACGTTTCAAACTATAACTAAAAAATTCAATTCAGGAGTAGATCCATCCG 1990 vip3Ba_cowpea 1991 AGATCTACCTCGTTTTTAAGAACCAGATCGGCTACGAGGCTTGGGGGAAC 2040 |.||.||.||.||||||||.||.||.||.||.||.||.||.|||||.||. vip3Ba_Bt 1991 AAATATATCTAGTTTTTAAAAATCAAATTGGATATGAAGCATGGGGAAAT 2040 vip3Ba_cowpea 2041 AACTTCATTATCCTCGAGATCAAGTCCCTCGAGACACTCCCACAGATTCT 2090 |||||.|||||.||.||.||.|||||.||.||.||.||.|||||.||..| vip3Ba_Bt 2041 AACTTTATTATACTTGAAATTAAGTCGCTTGAAACCCTACCACAAATATT 2090 vip3Ba_cowpea 2091 TAAGCCAGAGAACTGGATCCCACTCGGCAACGCTGAAATCAAAGAGGATG 2140 .||.||.||.||.|||||.||..|.||.||.|||||.||.|||||.|||| vip3Ba_Bt 2091 AAAACCTGAAAATTGGATTCCTTTGGGTAATGCTGAGATTAAAGAAGATG 2140 vip3Ba_cowpea 2141 GCAAGATCGAGATCTCCGGCAACGGATCTATGAACCAGTACATTCAGCTT 2190 |.||.||.|||||.||.||.||.|||...|||||.||.||.|||||..|. vip3Ba_Bt 2141 GAAAAATTGAGATTTCAGGTAATGGAAGCATGAATCAATATATTCAATTA 2190 vip3Ba_cowpea 2191 GAGCAGAACTCCAAGTACCACCTCAGGTTCTCTGTTAAGGGAAAGGGAAG 2240 ||.|||||.|||||.||.||.||.||.||||||||.||.|||||.||.|| vip3Ba_Bt 2191 GAACAGAATTCCAAATATCATCTAAGATTCTCTGTAAAAGGAAAAGGTAG 2240 vip3Ba_cowpea 2241 GGTTACCATGCAGGCTCAGACCTCTCATATTAACGTGCCAGCTACCAACG 2290 .||.||.|||||.|||||.||.||.|||||.||.||.||||||||.|||| vip3Ba_Bt 2241 AGTAACGATGCAAGCTCAAACGTCCCATATAAATGTACCAGCTACAAACG 2290 vip3Ba_cowpea 2291 AAGAGGTGTCCATCATGATTGAGACTACCAGGCTT-TACGGGGAGGGGAT 2339 |||||||.||.||.||||||||.|||| ||.|||| |||||.||.||.|| vip3Ba_Bt 2291 AAGAGGTTTCTATAATGATTGAAACTA-CACGCTTATACGGCGAAGGTAT 2339 vip3Ba_cowpea 2340 TATTTCCTTGCTCAACGACGAGGTTGAGAACAGCGGTGTGATCTTCTCCG 2389 .|||..|.|..|.||.||.||.||.|||||...|||.||.||.||.||.| vip3Ba_Bt 2340 AATTAGCCTATTAAATGATGAAGTGGAGAATTCCGGGGTTATTTTTTCGG 2389 vip3Ba_cowpea 2390 ATGTGTCCATCGTGAAAGAGT 2410 ||||.||.||.||.|||||.| vip3Ba_Bt 2390 ATGTATCTATAGTTAAAGAAT 2410