综述：昆虫中的 RNAi：病毒防御与害虫防治之间的关联

RNA 干扰 (RNAi) 是所有真核细胞中运用双链 RNA (dsRNA) 触发的一种基因沉默形式。RNAi 在昆虫中研究广泛，通过研究其在系统抗病毒防御中的作用，确定潜在的分子机制，并制定害虫防治策略。当昆虫细胞被病毒感染时，病毒 dsRNA 会触发局部 RNAi 反应以阻断病毒复制并产生赋予系统免疫力的病毒衍生 DNA。基于 RNAi 的害虫防治涉及昆虫发育或生存所必需的外源 dsRNA 靶向基因，但由于 dsRNA 快速降解、dsRNA 摄取/加工效率低下和 RNAi 无效，这种方法在许多害虫应用过程中受到限制。这可以通过 dsRNA 筛选和评估来解决，重点是 dsRNA 设计和脱靶管理，以及 dsRNA 生产和交付。本综述总结了 RNAi 在抗病毒防御中的作用以及作为昆虫害虫控制策略的最新进展，解决了我们对 RNAi 机制的基本理解与基于 RNAi 的害虫控制策略的开发之间的关系。

       基于 RNAi 的害虫防治已经成功地应用在 RNAi 敏感物种中，例如西部玉米根虫和科罗拉多马铃薯甲虫。随着我们更多地了解 RNAi 在病毒免疫中的自然作用、潜在机制以及影响 RNAi 对农业害虫功效的因素，这些研究将导致更有效的 dsRNA 筛选和评估、dsRNA 设计和生物安全管理以及 dsRNA 生产和交付。这将支持实施更多基于 RNAi 的害虫控制策略，以及基于 RNAi 的病原体控制。然而，我们应该以不同的方式处理基于 RNAi 的害虫防治和传统杀虫剂，重点关注 RNAi 的以下方面。

     首先，基于 RNAi 的害虫防治在作用方式上不同于传统的化学杀虫剂。 此外，基于 RNAi 的害虫防治高度依赖于目标昆虫的 RNAi 反应，而后者又取决于 dsRNA 摄取、细胞内转运和加工成 siRNA 以及目标 mRNA 降解的效率。 这种 RNAi 反应与检测病毒 dsRNA 的内源性防御系统重叠。 由于昆虫充当病毒库，对外源 dsRNA 的反应也受其感染状态的影响（图 1 ）。

图 1. RNAi在抗病毒防御和作为害虫控制策略之间的联系

      其次，RNAi 的功效因昆虫种类而异，并且效果在不同水平上发挥作用。主要作用是主要通过转录后基因沉默（已转录的 mRNA 的切割）来消耗靶 mRNA 水平，但 siRNA 也可以形成复合物，修饰组蛋白以抑制转录水平的基因表达，也促进新生 mRNA 的共翻译切割。这些效果很少 100% 有效，并且基因表达可以恢复，因此 RNAi 的效果往往无法达到与传统杀虫剂相同的效力。 即便如此，通过合理的 dsRNA 设计和脱靶管理以及高效的 dsRNA 生产和递送来优化 RNAi 的功效。 有趣的是，在施用外源 dsRNA 后在昆虫中观察到环境 RNAi，但尚未报道系统性 RNAi（与在果蝇和蚊子中观察到的自然系统性抗病毒 RNAi 反应相反）（图 2）。

图 2. 果蝇和蚊子对病毒感染的RNAi反应

       目前尚不清楚外源性 dsRNA 是否可以触发系统性 RNAi 反应，这可能需要复制病毒所特有的因素。值得注意的是，植物中的系统性 RNAi 依赖于 DCL2，后者将 RdRP6 募集到 Ago1 衍生的裂解产物中，从而更有效地扩增次级和传递性 dsRNA 和 siRNA。这些 RNAi 信号可以通过与小 RNA 结合蛋白 1 家族的成员结合而在细胞之间传输。有趣的是，响应机械损伤引起的组织损伤而流入的 Ca2+ 足以启动昆虫摄食期间的抗病毒 RNAi 防御反应。因此，应研究植物中的系统性 RNAi 以提高杀虫 dsRNA 的效率。

图 3. 基于RNAi的生物防治概念

    最后，将 RNAi 视为一种害虫控制策略，一些长期暴露于 dsRNA 中的昆虫（包括西部玉米根虫和科罗拉多马铃薯甲虫）已经进化出抗性。 这反映了 RNAi 的作用模式和 dsRNA 触发的反应，这也证明使用基于 RNAi 的昆虫控制是很重要的。 其中一个关键的原因是 RNAi 提供了一种内在的生物安全优势，这是通过合理的 dsRNA 设计实现的。因此，可以将 RNAi 开发为作物保护的害虫防治策略。另一个重要的理由是 RNAi 与其他害虫控制策略兼容，这可能有助于解决 RNAi 的受限因素和目标害虫进化抗性的可能性（图 3）。例如，将 RNAi 与生物防治相结合是一种很有前途的策略，可以将害虫种群规模维持在给定的经济重要阈值以下。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/1744-7917.13208