dsRNA降解核酸酶对瓜实蝇RNAi效率的影响

2023年5月26日，海南大学植物保护学院骆焱平教授团队发表了题为《dsRNA降解核酸酶影响瓜实蝇RNAi效率》的论文，首次在瓜实蝇中采用共沉默的方法，为基于RNAi的瓜实蝇害虫防治策略的产业化发展提供了有趣的途径。

瓜实蝇是危害瓜类作物的主要农业害虫。它广泛分布在非洲和亚洲温带地区，在太平洋岛屿上问题最严重。它危害超过125种作物，主要是葫芦类，包括甜瓜、西瓜、黄瓜、南瓜和南瓜，以及其他蔬菜，如绿豆、西红柿和茄子。瓜实蝇对作物的危害可导致产量损失高达30%至100%。合成化学杀虫剂是用于控制瓜实蝇的标准方法，但是其对对人类健康、非目标物种和环境造成有害影响，并可能在害虫种群中产生杀虫剂抗性。因此，需要寻找新颖、高效、环保的防治方法。

RNAi是一种有效的可以替代化学杀虫剂的新型害虫防治方法。RNAi是一种由dsRNA介导的基因沉默机制，RNAi通路天然存在于真核细胞的细胞质中，通过降解dsRNA靶基因的mRNA来抑制靶基因的表达。这一机制在害虫防治策略中得到了利用，将外源dsRNA传递到目标害虫，以沉默参与害虫发育和生存的关键基因，导致个体死亡。与其他昆虫控制策略相比，RNAi的一个主要优势是它可以根据物种特异性进行定制，从而减少对非目标物种的负面影响。这种物种水平的特异性是由dsRNA序列提供的，它与害虫物种中靶基因的序列特异性匹配。

尽管有许多有效的RNAi害虫防治方法，但RNAi的有效性在物种、品系、组织甚至发育阶段之间差异很大。最近的研究探索了天然存在于昆虫中肠或血淋巴中的DNA/RNA非特异性核酸酶dsRNases在dsRNA降解中的作用。

在许多昆虫物种中，dsRNase被认为是限制RNAi效率的主要因素之一。本研究开发、测试并优化了一种以ZcCOPI-alpha为靶点的瓜实蝇RNAi防治方法。在NCBI中鉴定了ZcCOPI-alpha和瓜实蝇的dsRNase基因序列，并研究了dsRNase在瓜实蝇不同组织和发育阶段的表达模式。

图 1. RNAi抑制后ZcdsRNase1和ZcdsRNase2基因的相对表达量

本研究首次探讨了dsZcCOPI-alpha与dsRNase的dsRNA共递送对瓜实蝇死亡和发育的影响。该研究表明，共沉默RNAi方法有望有效控制瓜实蝇。ZcCOPI-alpha与ZcdsRNase1的共沉默导致了主要的幼虫和卵巢发育缺陷和死亡率。

本研究认为，昆虫中肠中核酸酶和靶标基因同时抑制对dsRNA具有有效的保护作用，因此在瓜实蝇中通过摄取dsRNA实现了较高的RNAi效率。这一策略也可以成功地用于控制其他害虫种类。这可以用于快速开发用于害虫管理的生物农药。目前的研究在促进新的害虫防治技术从实验室到田间的快速工业发展方面迈出了重要的一步。

骆焱平教授为论文通讯作者，海南大学博士后Shakil Ahmad为论文第一作者， Momana Jamil为论文共同第一作者，Coline C. Jaworski也参与了论文工作。该研究获得海南省自然科学基金青年基金项目、海南省科技专项基金项目、国家自然科学基金项目资助。

https://doi.org/10.1007/s10340-023-01637-1