双链RNA (dsRNA)技术控制森林害虫和真菌:挑战与机遇

气候变化改变了植物与相应病虫害和病原体之间的季节同步。地理渗透有助于转移它们的宿主，导致破坏森林和生态的新型疫情。传统的管理方案无法控制这种暴发，因此需要非常规的竞争性治理来管理森林害虫和病原体。采用RNA干扰(RNAi)介导的双链RNA (dsRNA)处理方法可以保护森林树木。外源性dsRNA触发rnai介导的重要基因的基因沉默，并暂停蛋白质的产生，导致目标病原体和害虫的死亡（图 1）。

图 1. 害虫和真菌病原体中RNAi的一般机制

dsRNA处理方法对许多作物昆虫和真菌是成功的，然而，dsRNA对森林害虫和病原体的研究尚且很少。基于dsRNA的杀虫剂和杀菌剂可用于对抗在世界不同地区引起疫情的病原体。尽管dsRNA已经证明了它的潜力，但包括物种特异性基因选择和dsRNA传递方法在内的关键困境和风险不容忽视。本文综述了引起疫情的主要真菌病原体和害虫，它们的基因组信息，以及dsRNA真菌和农药的研究（图 2）。

图 2. dsRNA介导木本植物免受害虫和真菌病原体侵害

本文讨论了当前dsRNA靶点选择、纳米颗粒给药、直接应用以及利用菌根保护森林树木的新方法所面临的挑战和机遇。讨论了负担得起的下一代测序对减少对非目标物种的影响的重要性。我们建议森林基因组学和病理学研究机构之间的合作研究可以制定必要的dsRNA策略来保护森林树种。

图 3. 菌介导的根部dsRNA传递

虽然NGS技术的成本正在显著降低，但许多重要的森林害虫和真菌病原体的基因组和测序知识仍然缺失。制定rnai介导的森林害虫和病原体控制策略需要测序技术的支持。许多森林害虫已经在实验室中对不含转基因生物的dsRNA进行了测试，但是，它们的田间或温室应用仍然需要进行测试。最重要的是，我们需要解决诸如在病原体和害虫中选择优质靶基因、非靶效应、dsRNA的稳定性、小RNA分子的形成以及生物特异性细胞屏障(包括核酸酶)等挑战，以发展dsRNA介导的病原体和害虫防治（图 3）。此外，dsRNA的制造成本相当高，然而，大规模生产dsRNA的进展可能有助于以可承受的成本生产基于dsRNA的杀菌剂和杀虫剂。

喷施、叶柄吸收和树干注射的dsRNA传递策略可能不是防治森林害虫和真菌的最佳策略，但它们将有助于在田间和温室中研究合成的dsRNA。提出的新型菌根介导的dsRNA方法可能会在rnai介导的森林保护中掀起一场革命。

https://doi.org/10.1007/s10142-023-01107-y