綜述：并非所有的鞘翅目昆蟲都具有較強(qiáng)的RNAi敏感性

鞘翅目是昆蟲綱中物種數(shù)量最多的一個(gè)目。并且，大部分物種是農(nóng)作物和林木安全生產(chǎn)過程中重要的害蟲。目前，對(duì)于鞘翅目害蟲最常用的解決方案是使用廣譜性的化學(xué)殺蟲劑，但是隨之而來的是一系列環(huán)境問題以及害蟲抗藥性的出現(xiàn)。近年來，RNAi作為一種新型綠色害蟲防治手段進(jìn)入大眾視野。?2007年，Baum等人最先開展鞘翅目昆蟲RNAi研究，他們證明西方玉米根蟲Diabrotica?virgifera和馬鈴薯甲蟲Leptinotarsadecemlineata對(duì)dsRNA非常敏感，低劑量dsRNA即能誘導(dǎo)RNAi效應(yīng)。從此之后，很多的研究表明鞘翅目昆蟲對(duì)飼喂處理的RNAi效應(yīng)極其敏感。這種敏感性在一些鞘翅目昆蟲中得到大量證實(shí)，但也有一些鞘翅目物種對(duì)飼喂RNAi的敏感性較低，同時(shí)，絕大多數(shù)鞘翅目昆蟲尚未被檢測。對(duì)于已被研究的鞘翅目物種，尚沒有闡述鞘翅目不同科之間昆蟲RNAi效率差異的報(bào)道。?

因此，該文章回顧了在鞘翅目昆蟲中進(jìn)行飼喂的RNAi試驗(yàn)，并討論了目前對(duì)于鞘翅目昆蟲RNAi效率理解的一些不同觀點(diǎn)。

葉甲科Family Chrysomelidae?

葉甲科主要以植食性昆蟲為主，很多研究都表明，葉甲科西方玉米根蟲D.?virgifera和馬鈴薯甲蟲L.decemlineata對(duì)RNAi非常敏感。Petek等人（2020年）的一項(xiàng)試驗(yàn)表明，將0.01 μg dsRNA/μL的水溶液處理寄主植物，可以顯著減少馬鈴薯甲蟲L. decemlineata對(duì)植物的危害。?另一項(xiàng)對(duì)辣根猿葉甲Phaedon Cochleriae的研究表明，用0.025μgdsRNA/μL的水溶液處理葉盤，飼喂昆蟲后出現(xiàn)了強(qiáng)烈的致死表型。隨后Zhang等人（2019年），Xu等人（2021年）均證明了P. Cochleriae對(duì)RNAi極其敏感。?

從目前的研究來看，葉甲科昆蟲對(duì)于RNAi均非常敏感，不管是通過飼喂體外合成的dsRNA，還是通過細(xì)菌表達(dá)的dsRNA，均呈現(xiàn)較高的RNAi效率。?

擬步甲科Family Tenebrionidae?

擬步甲科昆蟲主要存在于谷物和面粉，以及其他儲(chǔ)存的食品中，屬于儲(chǔ)藏物害蟲。?目前，赤擬谷盜Tribolium castaneum是唯一進(jìn)行飼喂RNAi試驗(yàn)的的擬步甲科昆蟲。Whyard等人（2009年）在赤擬谷盜進(jìn)行的試驗(yàn)表明，7天LC50濃度為0.0025μg dsRNA/mg。Laudani等人（2017年）研究稱，喂食0.015μg dsRNA/mg食物，3天后，死亡率約為30%。而AbdEl Halim等人（2016年）研究中，飼喂0.1μgdsRNA/mg食物，6天后，死亡率為50%，與上述研究相比，顯示出中等強(qiáng)度的敏感性。

?擬步甲科昆蟲進(jìn)行的RNAi研究較少，只有繼續(xù)擴(kuò)大研究范圍，才能有一個(gè)全面的判斷。

?瓢蟲科Family Coccinellidae?

瓢蟲科是鞘翅目的一個(gè)重要類群，有些種類是害蟲的天敵（例如Hippodamiaconvergens,?Coleomegilla maculata,?Coccinellaseptempunctata），有些是與有益瓢蟲競爭的入侵害蟲（例如Harmoniaaxyridis），還有一些是對(duì)作物產(chǎn)量造成嚴(yán)重?fù)p害的食草性害蟲（例如ViginticoctopunctataHenosepilachna）。Pan等人（2020年）分別抑制四種瓢蟲（H. convergens, H. axyridis, C.maculata, C. septempunctata）相同的靶標(biāo)基因，觀察到的死亡率分別約為80%、5%、60%和70%。這些結(jié)果表明，不同瓢蟲種類的飼喂的RNAi效果可能存在高度差異。此外，在上述研究中，瓢蟲的食物中的dsRNA濃度（4μgdsRNA/μL）比基于RNAi的轉(zhuǎn)基因植物中表達(dá)的dsRNA量要高很多，該結(jié)果表明需要重新評(píng)估這些物種的RNAi敏感性。

呂等人（2020，2021）和郭等人（2021）在二十八星瓢蟲H. vigintioctopunctata中的研究表明，低劑量dsRNA即能引起較高的RNAi效應(yīng)。Ren等人（2021年）觀察到，通過飼喂轉(zhuǎn)dsRNA的馬鈴薯植株，H.vigintioctopunctata的生長明顯受阻。雖然目前已有足夠的數(shù)據(jù)表明H.Viginitoctocpunctata對(duì)飼喂RNAi的敏感性，尤其是當(dāng)用低濃度的dsRNA處理葉片進(jìn)行飼喂，即可達(dá)到較高的RNAi效應(yīng)，但需要更多其他瓢蟲物種的數(shù)據(jù)來證明該科昆蟲對(duì)于RNAi的敏感性。?

象甲科Family Curculionidae?

象甲科中的許多物種都是植食性害蟲，已經(jīng)對(duì)該科的幾個(gè)物種中進(jìn)行了RNAi敏感性試驗(yàn)。Christiaens等人（2016年）證明Cylas brunneus中，飼喂0.01 μg dsRNA/μL，7天后，能夠達(dá)到46~49%的死亡率，14天后，C. brunneus死亡率達(dá)到85~89%。Prentice等人（2019年）證明，在甘薯象甲Cylas puncticollis中，以0.01μg dsRNA/μL濃度的dsRNA（靶基因Snf7）處理的人工飼料喂養(yǎng)7天，14天后死亡率為36%。此外，在Cylas puncticollis，Anthonomus eugenii，Myllocerusundecimpustulatus，Anthonomusgrandis等昆蟲中，都觀察到了較高的RNAi敏感性。Kyre等人（2019年）在針對(duì)于Dendroctonusfrontalis的研究中表明，RNAi誘導(dǎo)的死亡率從完全無效到100%不等，具體取決于靶基因。?

目前來看，象甲科昆蟲顯示了較高的RNAi敏感性，但是象甲科是鞘翅目中最大的科，所含種類較多，因此需要進(jìn)行更多的研究，以總結(jié)該科有關(guān)RNAi敏感性的模式。?

露尾甲科Family Nitidulidae?

露尾甲科是一個(gè)重要的科，包括幾種非常重要的植物害蟲。該科第一個(gè)被報(bào)道的飼喂RNAi的昆蟲是Aethinatumida，該蟲是開花植物物種的易感害蟲。Powell等人（2017年）研究表明，飼喂33μgdsRNA/g人工飼料6天后，與對(duì)照組100%的成蟲羽化率相比，處理組有73~93%的成蟲羽化率。該科另一個(gè)進(jìn)行飼喂RNAi的物種是Brassicogethesaeneus。Knorr等人（2018年）飼喂1μg dsRNA/μL飼料14天后，檢測的4個(gè)靶基因，成蟲至少有90%的死亡率，顯示了較高的RNAi敏感性。Willow等人(2020,2021)通過SIGS方法研究了B.aeneus對(duì)RNAi的敏感性，結(jié)果表明，在某些情況下，較高濃度的dsRNA對(duì)B.aeneus的影響較小。?

上述研究表明，無論是A. tumida還是B. aeneus，都表現(xiàn)出對(duì)飼喂RNAi的輕微或中度易感性。?

吉丁蟲科和天牛科Families Buprestidae and Cerambycidae?

吉丁蟲科和天?？剖且圆荼竞湍颈局参锏母⑶o和葉上的組織為食的植食性物種。?目前，吉丁蟲科唯一一種被檢測過飼喂RNAi敏感性的昆蟲是Agrilusplanipennis。Rodrigues等人（2017年）持續(xù)4天飼喂A. planipennis幼蟲dsRNA，并在10天時(shí)監(jiān)測A.planipennis的死亡率。觀察到1、6和10μg dsRNA/μL處理分別導(dǎo)致30%、35%和78%的幼蟲死亡。最近，Leelesh和Rieske（2020）證明，飼喂細(xì)菌表達(dá)的dsRNA，能夠?qū)е翧.planipennis幼蟲的47~69%死亡率（取決于目標(biāo)基因）。

天?？莆ㄒ灰环N用于檢測飼喂RNAi敏感性的是Anoplophoraglabripennis。Dhandapani等人（2020a）將A. glabripennis幼蟲暴露于含有dsRNA的食物中3天，并在長達(dá)10天的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測死亡率。飼喂2、5和10μgdsRNA/天的A.glabripennis幼蟲死亡率分別為17~25%、50~67%和75~90%。然而，另一項(xiàng)研究中，每天對(duì)A.glabripennis喂食15μg dsRNA持續(xù)3天，造成A. glabripennis的死亡率約為20%。

對(duì)該科目昆蟲進(jìn)行的飼喂RNAi試驗(yàn)較少，還不足以說明該科昆蟲RNAi的敏感性。

結(jié)論

目前很少有研究區(qū)分不同科的昆蟲的RNAi敏感性。在該篇綜述中，發(fā)現(xiàn)目前為止，只有一半的鞘翅目昆蟲對(duì)于飼喂RNAi較為敏感。同時(shí)，在葉甲科昆蟲的研究中，雖然使用了不同的方法和濃度，但是迄今為止研究的所有葉甲科昆蟲似乎對(duì)飼喂RNAi高度敏感，這可能是導(dǎo)致我們認(rèn)為大多數(shù)鞘翅目動(dòng)物對(duì)飼喂RNAi高度敏感的一個(gè)原因。而很多科的鞘翅目昆蟲，dsRNA處理后，并不能有效的被抑制，或者是產(chǎn)生相應(yīng)的表型。
RNAi技術(shù)可能會(huì)在防治鞘翅目昆蟲中發(fā)揮重要作用。針對(duì)不同科的昆蟲，可以采用HIGS、SIGS、樹干注射等方法，進(jìn)行相應(yīng)的防治，同時(shí)使用轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因方法防治鞘翅目害蟲的仍然是極有可能的。

原文鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.790816