dsRNA 的传递、靶向及其在害虫防治中的应用

RNA干扰(RNAi)是一种简单、快速的沉默各种生物基因的方法，广泛应用于基因功能和遗传学研究。RNAi 已被开发为一种新型的害虫管理策略。通过显微注射、摄入或浸泡递送的双链 RNA (dsRNA) 可有效沉默害虫中的基因，而口服和局部递送方法可用于实际应用。在这里，我们总结了 dsRNA 靶基因在害虫中的口服和局部递送，包括那些涉及能量代谢、必需细胞成分的合成、激素稳态、几丁质代谢、消化系统、免疫、解毒、杀虫剂抗性和其他过程的基因 . RNAi 杀虫剂已以表达 dsRNA 的转基因 (GM) 作物的形式开发，并作为叶面喷雾剂应用（图 1）。此外，这篇综述还总结了基于 RNAi 的产品。

图 1. RNAi 的应用策略

RNAi 是用于基因功能分析和害虫控制的强大工具，并且已经根据不同的物种和目的开发了几种 dsRNA 递送方法。显微注射对于大多数昆虫和其他害虫的基因功能研究是有效的；浸泡和非转化喂养方法成本较低且更易于使用；摄取适用于高通量基因筛选，具有潜在的实际应用价值。

许多目标基因已在鞘翅目、半翅目、鳞翅目和其他物种中得到鉴定；这些基因参与能量代谢、核心细胞成分的合成、激素稳态、几丁质代谢、消化系统和其他重要的生物过程。一些靶基因已在多个物种中得到很好的研究，例如 V-ATPase、微管蛋白、肌动蛋白、Snf7、COPI、蜕皮激素受体、几丁质合酶、核糖体亚基和蛋白酶体亚基。此外，使用靶向多个基因的 dsRNA 或将 RNAi 与其他害虫控制方法（如昆虫病原体、毒素、植物蜕皮类固醇和杀虫剂）相结合可以产生协同致死效应。

dsRNA 诱导的基因沉默是序列特异性的；然而，含有超过 19 个核苷酸的 dsRNAs 与非预期目标完美匹配会导致果蝇的假阳性。非目标生物 (NTO) 可以通过多种方式暴露于 dsRNA，例如食用含有 dsRNA 的植物材料、与土壤和水接触，或以暴露的节肢动物为食。因此，应该仔细设计 dsRNA，以避免在目标物种和物种中产生脱靶效应，并通过计算机检查专门设计物种，以避免在非目标生物体 (NTO) 中产生非目标效应。dsRNA 还可能以序列非特异性方式影响非目标节肢动物物种的适应性，例如 dsRNA 触发的免疫反应。还应进行环境风险评估，以评估 RNAi 杀虫剂对 NTO 的潜在危害，尤其是对不同价值的 NTO 组。

基于 RNAi 的生物防治是化学农药的极佳替代品，多种 RNAi 农药已获批并即将上市。然而，由于未来尚未克服的多层次挑战，RNAi 应用受到限制。一些挑战是：

(1) 根据不同的害虫选择高效的RNAi靶基因和递送方式；

(2) 增强 dsRNA 在环境中的持久性和稳定性及其后续影响；

(3) 促进 dsRNA 喷雾的植物吸收和全身运动；

(4) 解决部分作物遗传转化技术的不足，扩大表达dsRNA的转质体植物范围；

(5) 开发更多针对多种昆虫的 RNAi 产品；

(6) 寻找协同效应，例如，针对多个基因的dsRNAs，以及将RNAi与其他害虫控制方法相结合；

(7) 为 RNAi 杀虫剂的商业化建立共识监管框架；

(8) 降低大规模应用 RNAi 生物农药的成本。

尽管某些描述的方面仍然需要深入研究和严格执行，但基于 RNAi 的杀虫剂在害虫管理方面具有不可否认的潜力。

https://doi.org/10.3390/agronomy13030714