基于RNAi的殺蟲(chóng)劑對(duì)非靶標(biāo)生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

基于RNAi的殺蟲(chóng)劑是一種很有前途的新型害蟲(chóng)防治產(chǎn)品，與其他類(lèi)型殺蟲(chóng)劑相比，它會(huì)減少對(duì)環(huán)境的影響。RNAi基于序列的靶標(biāo)識(shí)別機(jī)制有助于實(shí)現(xiàn)高度的物種專(zhuān)一性，防止對(duì)非目標(biāo)生物體的影響。

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然而，目前還不能從序列相似性角度判斷是否會(huì)產(chǎn)生對(duì)非靶標(biāo)物種的影響。一些研究表明，只有≥21個(gè)核苷酸，且序列100%互補(bǔ)，才是昆蟲(chóng)產(chǎn)生有效RNAi效應(yīng)所必需的。一些研究表明，即使是一個(gè)帶有非靶點(diǎn)序列中含有單個(gè)19個(gè)核苷酸序列完全相同，也能夠有效地敲除其相應(yīng)的mRNA。另一些研究表明，可能需要大量潛在的21個(gè)核苷酸完全匹配，才會(huì)導(dǎo)致脫靶基因的表達(dá)水平降低的現(xiàn)象。然而，由于在這些研究中只測(cè)試了少量的昆蟲(chóng)，并不能得出確切的結(jié)論。

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簡(jiǎn)言之，對(duì)于昆蟲(chóng)中有效RNAi所需的最低序列相似性，尚且沒(méi)有定論。因此，將序列數(shù)據(jù)與非靶標(biāo)物種中的非靶向效應(yīng)聯(lián)系起來(lái)，不僅可以增加我們對(duì)觸發(fā)昆蟲(chóng)RNAi效應(yīng)的序列相似性的理解，還可以幫助我們更好地預(yù)測(cè)對(duì)這些非靶標(biāo)生物可能產(chǎn)生的不利影響。

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該論文研究了能夠使得新熱帶褐臭蟲(chóng)Euschistus heros產(chǎn)生致死效應(yīng)的dsRNA對(duì)與其密切相關(guān)的寄生蜂Telenomus podisi?的影響。

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將E. heros特異的dsEh_vATP和dsEh_act-2飼喂給T. podisi，觀察對(duì)T. podisi?死亡率、寄生率、繁殖力、子代孵化率、子代發(fā)育時(shí)間和子代雌雄比的影響。結(jié)果表明，E. heros特異的dsRNA對(duì)T. podisi?的影響較小，而T. podisi?特異的dsTp_vATP和dsTp_act-2則能夠影響到T. podisi?的相關(guān)生長(zhǎng)發(fā)育特征（圖1）。

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為了進(jìn)一步評(píng)估E.heros活性dsRNA對(duì)T. podisi成蟲(chóng)的影響，對(duì)八個(gè)預(yù)測(cè)的dsEh_vATP非靶基因和六個(gè)dsEh_act-2非靶基因的表達(dá)情況進(jìn)行了評(píng)估，這些基因具有較高的命中率或連續(xù)匹配的特點(diǎn)。結(jié)果表明，對(duì)這些非靶標(biāo)基因并沒(méi)產(chǎn)生明顯的抑制作用（圖2）。

?用dsRNA浸泡E. heros的卵，之后檢測(cè)寄生其中的T. podisi?幼蟲(chóng)發(fā)育情況，均沒(méi)有產(chǎn)生顯著的影響（圖3）。

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該研究結(jié)果表明，暴露于兩種非特異性dsRNA不會(huì)對(duì)寄生蜂T.podisi?的存活或寄生能力產(chǎn)生不利影響，也不會(huì)導(dǎo)致任何可檢測(cè)到的基因表達(dá)發(fā)生變化，即使是存在多個(gè)19 nt連續(xù)匹配的序列（圖4）。

本研究可為評(píng)估基于RNAi的殺蟲(chóng)劑在非靶標(biāo)物種中的毒性，以及用dsRNA進(jìn)行害蟲(chóng)防治的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供一定的參考。同時(shí)，進(jìn)一步了解導(dǎo)致昆蟲(chóng)脫靶效應(yīng)的因素，以及代表性物種基因組信息，可以提高利用生物信息學(xué)預(yù)測(cè)對(duì)非靶標(biāo)生物影響的可靠性。

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生物信息學(xué)在基于RNAi的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段非常有用，可以將對(duì)非靶標(biāo)物種的潛在風(fēng)險(xiǎn)降至最低。此外，生物信息學(xué)可以作為ERA選擇物種進(jìn)行毒性分析的參考，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)序列分析幫助識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)最大的物種。

原文鏈接：

http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154746