每日科研進(jìn)展 l 2022.08.04 l 質(zhì)體介導(dǎo)的 RNA 干擾對刺吸式害蟲的控制

雙鏈 RNA 在質(zhì)體中的表達(dá)為有效控制咀嚼昆蟲提供了巨大的潛力。然而,許多害蟲不消耗植物組織,而是通過從寄主植物的維管系統(tǒng)中吸取汁液為食,然而,是否可以使用質(zhì)體介導(dǎo)的 RNA 干擾 (RNAi) 來控制吸汁昆蟲是未知的。該項(xiàng)研究中,研究者展示了五種半翅目昆蟲在以植物為食時獲得質(zhì)體 RNA。研究人員合成了靶向 MpDhc64C 基因的雙鏈 RNA 的核轉(zhuǎn)基因煙草植物和轉(zhuǎn)質(zhì)體煙草植物(圖 1),這是一種新發(fā)現(xiàn)的有效 RNAi 靶基因,其沉默導(dǎo)致桃蚜致死(圖 2)。


在全植物生物測定中,轉(zhuǎn)基因植物對蚜蟲表現(xiàn)出顯著的抗性,這可以通過昆蟲存活率降低、繁殖力受損和幸存者體重減輕來證明。保護(hù)作用與表現(xiàn)最好的核轉(zhuǎn)基因植物所賦予的保護(hù)作用相當(dāng)(圖3)。

研究結(jié)果顯示,與核轉(zhuǎn)基因植物相比,轉(zhuǎn)質(zhì)體植物成熟葉片上的蚜蟲比例顯著降低。當(dāng)蚜蟲只允許侵染成熟的葉子時,與核轉(zhuǎn)基因植物相比,轉(zhuǎn)基因植物的生長速度明顯更快,并且總體上更好地保護(hù)了免受害蟲的侵害。當(dāng)通過電穿透圖分析和蚜蟲回避反應(yīng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測時,昆蟲在攝食行為方面表現(xiàn)出顯著的變化,這在核轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)質(zhì)體植物中是不同的,這可能反映了對有毒 RNA 分子的特定回避策略(圖 4)。

總之,這項(xiàng)研究表明,質(zhì)體介導(dǎo)的 RNAi 提供了一種有效的策略來控制一些刺吸式害蟲,即使汁液中很可能沒有或只有很少的葉綠體 RNA。
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https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.05.008