RNAi技术在烟粉虱基因功能和防控研究中的应用

烟粉虱(Bemisia tabaci)是一种世界性蔬菜害虫,可传播多种植物病毒,影响植物生长发育,导致蔬菜产量下降。烟粉虱的防治以化学防治为主,但过度使用杀虫剂导致烟粉虱的抗药性不断增强,绿色防控的需求日益增加。RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一项特异性沉默靶标基因技术,广泛应用于昆虫的基因功能研究和绿色防控。通过介绍RNAi作用原理和RNAi在烟粉虱的基因功能,总结了RNAi在烟粉虱的防控应用和RNA农药的应用现状,为烟粉虱的新靶点研究和开发RNA农药进行烟粉虱防控应用提供参考。

RNA杀虫剂研究进展

RNA生物农药是通过靶标生物体内天然存在的RNA干扰(RNA interference,RNAi)通路,干扰或抑制靶标生物特定基因转录或表达的多核苷酸制剂,是一种具有巨大开发及应用潜力的新型绿色的生物农药。首先介绍了dsRNA/siRNA、miRNA和piRNA这3种RNAi通路的作用机制,然后综述了dsRNA和miRNA生物农药在害虫防治领域的研究进展及其商品化进展,并总结了dsRNA和miRNA生物农药的异同点,最后分析了RNA生物农药在未来应用中可能遇到的问题,并提出了合理的建议。以期为RNA生物农药的研发与应用提供参考,为害虫的综合防控提供新的理念。

基于RNA干扰的生物农药的发展现状与展望

RNA干扰又称转录后基因沉默,是一种能有效沉默或抑制目标基因表达的新兴基因工程技术。基于RNA干扰的生物农药被认为是未来植保领域的颠覆性技术,将极大改变人类防治农业病、虫、草等有害生物的思路和策略。本文我们简单回顾了RNA干扰的基本作用机制和发展历程,全面总结了RNAi生物农药的研究水平和应用现状,深入分析了RNAi生物农药发展面临的机遇和挑战,以及未来的发展前景。以期为我国RNAi生物农药的研发提供参考。

基于纳米递送系统的RNA农药及转基因植物研究进展

近年来,转基因植物和RNA农药作为绿色可持续发展农业的重要组成部分受到越来越多的关注。传统的基因工程元件和RNA农药递送策略往往会受到多种外界因素的干扰,造成效率偏低甚至失效,这也是限制植物基因工程和RNA农药发展的主要技术瓶颈。基于纳米载体的新型递送系统与植物基因工程和RNA干扰技术的结合展现出了广阔的应用前景。本文结合最新研究进展,重点综述了以纳米科技为核心的植物保护新理念、基于纳米递送系统的RNA农药以及纳米载体在植物基因工程中的应用,展望了纳米科技在未来植物保护中的应用前景。

基于细菌体系生产双链RNA的条件优化

化学杀虫剂是农业害虫防治的主要手段,然而农业害虫已对化学杀虫剂产生了抗药性。RNA农药的应用将是减少使用化学杀虫剂的一种途径。RNA农药具有专一、高效、易降解和对环境友好等优点而受到了关注,但在靶标分子、靶标分子的双链RNA(dsRNA)生产工艺和应用制剂等方面仍需进一步研究。本研究以褐飞虱Nilaparvata lugens蛋白激酶B基因的dsRNA(dsNlAKT)为例,对利用细菌体系生产dsRNA的方法进行了探究。将NlAKT构建进L4440载体后,将其转化到缺乏核酸酶(RNaseⅢ)的大肠杆菌Escherichia coli HT115(DE3)中,进行了dsRNA生产条件的测试。结果表明:(1)当异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)工作浓度为0.1 mM或0.5 mM时dsRNA的产量没有明显变化,而当其工作浓度增加至1 mM时dsRNA产量明显减少;(2)在IPTG诱导时间为2~8 h范围内,添加IPTG后诱导6 h获得的dsRNA产量最多;(3)在实验室常规提取RNA方法中,增加低剂量溶菌酶预处理这一步骤可增加提取产物中dsRNA的含量。试验结果证明了采用工作浓度为0.1 mM的IPTG诱导6 h的生产条件,并在提取过程中增加溶菌酶的预处理步骤有助于获得较高的dsRNA含量。研究结果为RNA农药的生产条件提供了实验依据。

RNA生物农药的商业化现状及存在问题

RNA生物农药是利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)原理,通过抑制生物体重要功能基因的表达,造成有害生物发育停滞或死亡,进而达到病虫害防控的目的。该技术不会改变有害生物的基因组,也不会对生态系统造成不良影响。由于RNA生物农药具有精准、高效、绿色无污染等优势,受到了植物保护专家的重视,将其称为“农药史上的第三次革命”。近年来,随着拜耳公司表达昆虫dsRNA的抗虫玉米MON87411获得多个国家的安全证书,引起各大传统农化公司投入大量人力物力进行布局和产品开发。此外,还吸引了资本市场的关注,涌现了一大批基于RNAi技术进行病虫害防控的新兴公司,极大地加速了RNA生物农药的产业化步伐。随着RNA生物农药的快速发展,必将改变全球农药市场格局,这无疑是一种新的挑战。尽管我国在该领域的研发起步较早,起点也很高,但是,大多数研究主要集中在基础理论,而应用开发相对薄弱,已经远远落后于国际同行。与传统农药相比,RNA生物农药无论是作用机理还是应用开发,均有其独特之处,亟需监管部门建立匹配的研发、应用、生产等技术标准。完善相应的法律法规,对生产进行监督指导,促进我国RNA生物农药的快速发展,降低国际农药巨头在该领域形成技术垄断的风险。基于此,本文系统总结了目前RNA生物农药的国内外研发现状、商业化概况、未来发展趋势及欧美国家针对RNA生物农药相关的法规政策。此外,本文也指出了RNA生物农药在研发以及产业化过程中一些亟需解决的问题,期望为国内RNA生物农药开发与监管提供有益的参考。

昆虫翅发育研究的现状与前景

翅的形成有利于昆虫的迁移,一些害虫依靠强大的飞行能力扩散为害,致使农林业产业经济损失严重。目前,昆虫翅发育研究在遗传调控机理方面取得了大量突破性进展,作为生物器官的研究模型,昆虫翅为生物医学提供了良好的范本。为深入了解昆虫翅发育的研究进展和在植物保护及生物医学领域中的应用,本文介绍了昆虫翅发育的普遍调控机理,对比了不同变态发育类型代表性昆虫的翅发育关键调控基因及其作用机理,并结合最新涌现的RNA农药、纳米材料转染生物分子、基因编辑等技术,分析并展望了农业害虫防治中的翅模型研究的应用前景。