2023年8月4日，国际知名期刊《Journal of Pest Science》在线发表了题为“Oral-based nanoparticle-wrapped dsRNA delivery system: A promising approach for controlling an urban pest, Blattella germanica”研究论文，开发了一种基于喂食dsRNA纳米复合物用于防控城市卫生害虫德国小蠊的新方法。

几丁质合成酶是昆虫发育过程中重要的酶，参与昆虫表皮的关键组分几丁质的合成，长期以来被认为是害虫防治的潜在靶标。德国小蠊是一种臭名昭著的城市公共卫生害虫，其携带不同的病原微生物，以及在其分泌物中发现的过敏原，导致人类疾病的传播，并引发人类严重的过敏反应，目前德国小蠊的防治主要依靠化学杀虫剂，然而化学杀虫剂会对环境和人的健康产生严重的不良后果。此外，德国小蠊对多类化学杀虫剂产生了抗药性。因此，迫切需要探索可持续的控制德国小蠊的新型绿色防控手段。该研究以德国小蠊为研究对象，探究了2个新鉴定的几丁质合成酶基因BgCHS1和BgCHS2的功能，并评估了基于纳米材料SPc包裹dsRNA复合物的经口RNAi递送系统的效果。

通过进化树分析发现昆虫CHS1和CHS2分支明显分开为两组（图1A）。BgCHS1和BgCHS2分别单独聚在昆虫CHS1和CHS2分支。分别与另一种蟑螂美洲大蠊PaCHS1和PaCHS1a聚在一起，与直翅目昆虫东亚飞蝗Locusta migratoria的CHS聚在一起，这表明他们在进化过程中有着较为密切的亲缘关系。组织表达分析发现BgCHS1和BgCHS2具有不同的组织表达模式（图1B）。BgCHS1在表皮中表达量最高。在表皮中的表达量分别是嗉囊、前肠、中肠、后肠和马氏管中的157.53、275.41、260.38、236.53和14.24倍。而BgCHS2在中肠和前肠中表达量较高，至少是其它检测组织的3倍。

图1：A进化树；B组织表达谱

通过注射dsRNA进行RNA干扰后，dsBgCHS1和dsBgCHS2的mRNA表达水平显著降低，分别为26.54 %和27.30 %，统计发现其蜕皮过程也被阻断。此外，dsBgCHS1和dsBgCHS2的发育明显落后于dsGFP，解剖发现，dsBgCHS1和dsBgCHS2的肠道也比dsGFP对照变得更小、更薄、更透明，dsBgCHS1组和dsBgCHS2的存活率也显著低于dsGFP组的存活率。值得注意的是，在dsBgCHS1处理组中，部分蟑螂表皮裂开甚至出现部分表皮脱落，腹部部分表皮甚至缺失，而在dsBgCHS2组中，蟑螂体型较小但没有出现明显的表皮缺失（图2）。

图2：A注射RNAi结果分析；B表型图

对于经口递送dsRNA的RNAi实验，dsBgCHS1/ SPc和dsBgCHS2 / SPc处理组在全虫、肠道和表皮中的mRNA相对表达量都显著降低，dsBgCHS1和dsBgCHS2的发育明显落后于dsGFP，解剖发现，dsBgCHS1和dsBgCHS2的肠道也比dsGFP对照变得更小、更薄、食物更少和更透明，体重也有所变轻，dsBgCHS1组和dsBgCHS2的存活率也显著低于dsGFP对照组的存活率（图3）。

图3：A喂食RNAi结果分析；B表型图

通过透射电镜发现，取食dsBgCHS1/ SPc、dsGFP / SPc和H2O / SPc的蟑螂围食膜（PM）较完整，覆盖肠上皮细胞。而dsBgCHS2 / SPc组蟑螂的PM几乎缺失，导致肠道上皮细胞不受PM的保护而在中肠中扩散。此外，dsBgCHS1 / SPc处理的小蠊，其表皮结构变得杂乱无章且部分缺失，表明BgCHS1的下调抑制了表皮几丁质层的形成。相比之下，dsBgCHS2 / SPc、dsGFP / SPc和H2O / SPc处理组的昆虫表皮结构排列整齐（图4）。

贵州大学绿色农药国家重点实验室2020级硕士研究生龙贵军为该论文的第一作者，贵州大学绿色农药国家重点实验室贺鹏教授通讯作者，贺鸣副教授为共同通讯作者。此外，埃及农业研究中心Youssef Dewer研究员，贵州大学研究生刘烜政、郭欢、张梦琪、马云峰、龚浪浪、莫邬佳、丁柃文、王琴也参与了该项研究工作。

图5：dsRNA纳米复合物防控德国小蠊的作用模式图

https://link.springer.com/article/10.1007/s10340-023-01677-7