新思路！湖北大学张江组利用质体介导RNAi实现对茄二十八星瓢虫的高效防控

茄二十八星瓢虫（Henosepilachna vigintioctopunctata）是鞘翅目瓢虫科害虫。它是亚洲地区的常见农业害虫之一，在我国分布广泛，主要危害马铃薯、茄子和番茄等农作物。质体介导RNAi抗虫是植物保护领域的重要研究方向之一，其基本原理是利用植物质体表达特异靶向害虫必需基因的dsRNA来杀死害虫。虽然前期在马铃薯甲虫（如叶甲类害虫）中报道了质体介导RNAi技术的高效性（Zhang et al., 2015; Zhang et al., 2017），但质体介导RNAi技术在防治瓢虫科害虫的潜力还没有相关报道，评估这一抗虫策略，不仅为茄二十八星瓢虫防治，也为其它食叶害虫防治技术的发展提供重要的参考依据。

JIPB近日在线发表了湖北大学张江课题组题为“Complete protection from Henosepilachna vigintioctopunctata by expressing long double-stranded RNAs in potato plastids”的研究论文（‍https://doi.org/10.1111/jipb.13‍411）。该研究通过细胞核转化和叶绿体（质体）转化的方法分别在马铃薯细胞核和质体中表达了靶向茄二十八星瓢虫的dsRNA，并测试了相关转基因植物的抗虫性。该研究首先通过体外合成dsRNA喂食的方式，比较了靶向茄二十八星瓢虫三种不同基因的dsRNA（dsSNAP、dsSRP54和dsACT）的杀虫效果，发现在抗虫效果方面dsACT ≈ dsSRP54 > dsSNAP。接着，作者通过细胞核转化和质体转化分别在马铃薯细胞核和质体中分别表达了靶向ACT的dsRNA，获得了细胞核和质体两类转基因马铃薯。分子检测结果显示，质体转基因马铃薯叶片中dsRNA的积累量远高于细胞核转基因植物的含量至少3个数量级（1000倍），这可能是因质体基因拷贝数高且其中缺乏RNAi途径从而维持了dsRNA的完整性。通过喂食实验发现，虽然细胞核转基因的马铃薯仅导致茄二十八星瓢虫幼虫体重显著降低且对害虫没有致死效果，质体转基因马铃薯可以在6天内100%杀死全部害虫。综上所述，本研究证明了质体介导RNAi在防控鞘翅目瓢虫科害虫的巨大潜力和应用价值。

图1. 质体转化与核转化马铃薯的抗虫性测试

张江课题组近年来在质体介导RNAi抗虫机制与技术等方面取得了一系列重要进展，建立了多种植物的质体转基因平台；创建了质体介导RNAi抗虫的新策略，并系统研究了其在不同种类害虫中的适用性；揭示了影响害虫RNAi反应的关键因素；证明了植物介导RNAi抗棉铃虫有效分子siRNA；解析了昆虫肠道菌协同 RNAi致死害虫的机制。结合该小组之前利用质体介导RNAi在防控西花蓟马（Wu et al., 2022）、桃蚜（Dong et al., 2022）、红蜘蛛（Wu et al., 2022）、棉铃虫（Fu et al., 2022）等中报道，这篇论文进一步拓展了质体介导RNAi技术的应用范围。博士研究生许文博、硕士研究生张淼和黎烊村为论文共同第一作者，张江教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和湖北省自然科学基金创新群体等项目资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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