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每日科研進(jìn)展 l 2022.06.03 l 綜述: 基于RNAi技術(shù)的作物保護(hù)研究進(jìn)展

2023-07-25 09:29 作者:RNA生物農(nóng)藥  | 我要投稿


RNAi作物保護(hù)研究進(jìn)展

RNAi技術(shù)是一種多功能、高效、安全、環(huán)保的農(nóng)作物保護(hù)技術(shù)。大量證據(jù)表明,它可以通過宿主誘導(dǎo)基因沉默(HIGS)和噴霧誘導(dǎo)基因沉默(SIGS)技術(shù)來控制病毒、細(xì)菌、真菌、昆蟲和線蟲。

對于SIGS技術(shù)來說,其最大的挑戰(zhàn)是穩(wěn)定性,避免RNAi在環(huán)境中或在目標(biāo)生物體吸收期間被過早降解。一種新的替代方法是以脂質(zhì)體、病毒樣顆粒、復(fù)合納米顆粒和生物粘土為載體,通過載體中RNAi的重組生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因和微/納米膠囊來獲得。所用材料應(yīng)是安全的,可生物降解的,并且在多種化學(xué)環(huán)境中穩(wěn)定,有利于RNAi的控制釋放。目前對微囊化RNAi的研究主要集中在通過昆蟲從口腔攝入微囊來沉默必需基因,進(jìn)而控制昆蟲這一方面。對RNAi技術(shù)的監(jiān)管側(cè)重于使用不同的方法進(jìn)行風(fēng)險評估,這種技術(shù)在農(nóng)業(yè)的使用中,對于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和人類健康有著積極的作用。RNAi基因沉默與通過代謝調(diào)控誘導(dǎo)作物抗性相結(jié)合的替代方案有望在不久后問世,除此之外,多重沉默和大規(guī)模生產(chǎn)的生物技術(shù)優(yōu)化也在開發(fā)中。

1.?引言

世界正在朝著更可持續(xù)的作物生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展,該系統(tǒng)需要特定和有效的工具來對抗植物病原體。RNAi技術(shù)正可以用于這樣的目的。

這種分子在自然界中使用后,降解迅速,可以在基因水平上破壞病原體,并可以豐富目前有機(jī)、常規(guī)、生態(tài)或技術(shù)生產(chǎn)的農(nóng)藝作物保護(hù)實(shí)踐方案。讀者可能熟悉DNA和位于真核細(xì)胞細(xì)胞核中的基因的概念,其中包含創(chuàng)造有機(jī)分子的指令,主要是蛋白質(zhì)。RNA在其中作為信使起到中介的作用,將細(xì)胞核的信息傳遞到細(xì)胞質(zhì),由核糖體讀取以組裝蛋白質(zhì)。RNAi真核機(jī)制是一個復(fù)雜的病毒防御和基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng),有時被稱為轉(zhuǎn)錄后基因沉默(PTGS)。該系統(tǒng)可以由外部特定的dsRNA觸發(fā),導(dǎo)致信使RNA在到達(dá)核糖體之前被阻斷。外部傳遞dsRNA進(jìn)入體內(nèi),進(jìn)而抑制表達(dá)系統(tǒng),從植物到病原體之間是雙向的,反之亦然。

因此,RNAi代表了一個機(jī)會,通過設(shè)計恰當(dāng)?shù)耐獠縟sRNA來模擬或改善自然的植物病原菌調(diào)控系統(tǒng)。在此,我們旨在展示RNAi在作物保護(hù)方面的優(yōu)勢?;谥参锏腞NAi技術(shù)有兩種:20世紀(jì)90年代以來的寄主誘導(dǎo)基因沉默(HIGS)和噴霧誘導(dǎo)基因沉默(SIGS)。兩者都可以提供可持續(xù)的解決方案來控制病原體,如昆蟲、病毒和真菌。我們將重點(diǎn)關(guān)注SIGS,因為它正在成為一種新興的低成本的選擇,每克的成本大約降低0.5-1美元;每公頃所需的dsRNA非常少,接近2-10克;它又是安全的,可以快速被環(huán)境降解。當(dāng)dsRNA外部應(yīng)用到植物上時,植物細(xì)胞可以攜帶它,通過在感染部位和胞間連絲中含有RNA的分泌囊泡釋放出來,直接使用它來對付病原體。噴灑RNA的量可能會根據(jù)目標(biāo)物種對RNAi的敏感性、觸發(fā)防御系統(tǒng)的能力和傳遞方法的效率而有所不同。這項技術(shù)的其他挑戰(zhàn)是,在現(xiàn)有的植物保護(hù)產(chǎn)品立法中,需要進(jìn)行對局部RNAi應(yīng)用進(jìn)行以科學(xué)為基礎(chǔ)的風(fēng)險評估,以及使用一個以上的靶序列以避免耐藥性的發(fā)生。

2.?作用機(jī)制

RNAi是在1998年發(fā)現(xiàn)的,注射雙鏈RNA至秀麗隱桿線蟲,可誘發(fā)基因沉默。這一發(fā)現(xiàn)在2006年獲得了生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。注入的dsRNA最終敲除其他RNA的級聯(lián)反應(yīng)是復(fù)雜的。天然系統(tǒng)是microRNA,通過轉(zhuǎn)錄后基因沉默(PTGS)發(fā)揮作用,在需要時協(xié)調(diào)內(nèi)部基因表達(dá)。它從RNApolII轉(zhuǎn)錄的基因組編碼序列開始,產(chǎn)生第一個在細(xì)胞核中被幾種酶處理的雙鏈RNA,如DROSHA和Dgcr8,形成PremierRNA。該分子通過Exportin-5輸出到細(xì)胞質(zhì),并在幾種酶(解旋酶、DICER、TRBP和AGR-2 TNRC6)的幫助下,最終形成激活的RISC復(fù)合體,能夠基于產(chǎn)生的RNA單鏈模板在遺傳水平上抑制、破壞基因,甚至使基因失活。

不同尋常的是,RISC復(fù)合體是如何進(jìn)化成能夠使用外部dsRNA序列的防御系統(tǒng),即短干擾RNA系統(tǒng)(SiRNA)。防御系統(tǒng)通常用于病毒防御??茖W(xué)家們利用這種方法加入外部dsRNA來研究模式生物秀麗隱桿線蟲的基因表達(dá)。當(dāng)給予線蟲長的dsRNA便會觸發(fā)這個系統(tǒng)。第一種酶,Dicer酶,識別分子并將其切割成20-40個核苷酸的更小片段。然后,RISC復(fù)合體可以分離這些鏈,并用它們來沉默互補(bǔ)的信使RNA。真菌和植物可以產(chǎn)生dsRNA,在信息傳遞中相互破壞對方的防御系統(tǒng)。更令人著迷的是,植物可以將外部dsRNA從一個細(xì)胞移動到另一個細(xì)胞,并傳遞帶有針對真菌的RNA的囊泡。

圖 1.SIGS的作用機(jī)制


3.?潛在靶標(biāo)

RNAi的潛在靶點(diǎn)可以是病毒、真菌、細(xì)菌、線蟲和內(nèi)源基因。接下來,我們描述一個包含幾個目標(biāo)的總表,證明該技術(shù)足夠靈活,可以開始探索在其他疾病上的應(yīng)用,如果讀者感興趣,還可以進(jìn)行更廣泛的篩查。在這些可能性中,我們想談一談使用SIGS生產(chǎn)新一代作物保護(hù)專用產(chǎn)品的潛力。

4.?改善封裝技術(shù)以提高效率

封裝技術(shù)的使用提高了通過指定的RNAi進(jìn)行基因沉默的有效性。它為dsRNA提供保護(hù)和穩(wěn)定性,防止它在運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞時被酶或pH降解,在靶細(xì)胞中需要釋放dsRNA并隨后將其轉(zhuǎn)化為siRNA。包埋系統(tǒng)的發(fā)展與靶標(biāo)生物、傳遞的RNAi的類型及其攝取機(jī)制有關(guān)。根據(jù)這篇綜述,更常見的是通過口服微囊dsRNA來控制昆蟲,因為在腸道中具有堿性pH,并且在昆蟲的消化道中存在RNase,這將降解裸露的RNAi。線蟲也有類似的情況,不同的是它們腸道的pH值是酸性的。對植物和真菌的研究表明,它們可以接受dsRNA和siRNA。然而,在昆蟲中,有人提出,與sRNA相比,使用長dsRNA(>50bp)時,沉默更有效,部分原因是其攝入機(jī)制的選擇性。

利用不同的材料,如蛋白質(zhì)、生物多聚體、粘土或脂類,可通過工程微生物或合成微/納米顆粒來生產(chǎn)微囊化dsRNA。使用這些材料為siRNA整合到靶細(xì)胞中增添了寶貴的特性;例如,可被靶生物識別的衣殼蛋白利用自然感染機(jī)制促進(jìn)dsRNAs滲透進(jìn)入細(xì)胞。有多份報告表明,可運(yùn)輸和保護(hù)RNAi的封裝工程系統(tǒng)適用于作物保護(hù)。

根據(jù)文獻(xiàn)中提供的數(shù)據(jù),我們確定了四種主要的包埋系統(tǒng):脂質(zhì)體、病毒樣顆粒、復(fù)合納米粒和生物粘土。如表2所述,這些系統(tǒng)在材料的生物降解性、提高RNAi穩(wěn)定性的能力及其誘導(dǎo)調(diào)控的協(xié)同效應(yīng)方面均具有優(yōu)越性。

圖 2.用于RNAi傳遞的初級封裝系統(tǒng)


4.1?脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是由膽固醇和無毒的天然磷脂合成的球形人工囊泡。它們具有親水和疏水特性(兩親性分子),便于它們在多種化學(xué)環(huán)境中相互作用。

疏水部分由兩個脂肪酸鏈組成(10-24個碳原子,每個鏈上有0-6個雙鍵),而親水性部分主要是一個與水溶性分子結(jié)合的磷酸。它們由至少一個磷脂層組成。脂質(zhì)的類型決定了性質(zhì),如表面電荷、溶解度和囊泡的大?。灰虼?,它對脂質(zhì)體的功能至關(guān)重要。例如,不飽和磷脂酰膽堿形成滲透性更強(qiáng)但不太穩(wěn)定的雙層,而具有長?;湹娘柡土字纬筛鼒杂埠头浪慕Y(jié)構(gòu)。根據(jù)它們的大小,它們被歸類為非常小(0.025μm)或大(2.5μm)囊泡。

多種類型的脂類被用作原料,文獻(xiàn)中最常見的是磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰膽堿(PC)、二硬脂酰磷脂酰膽堿(DsPC)、二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)、二乙基磷酸鹽、膽固醇(CH)硬脂胺或它們的混合物。

這種顆粒的一個優(yōu)點(diǎn)是它的半滲透性類似于生物膜。由于它的細(xì)胞滲透能力,允許輸送它攜帶的化合物。此外,它在親水環(huán)境中的低溶解性有利于緩釋機(jī)制,這有助于固定化合物并促進(jìn)其在環(huán)境中的生物降解。然而,這項技術(shù)也有一些技術(shù)上的缺點(diǎn),如磷脂的氧化和水解半衰期短,易受溫度影響,以及其他與生產(chǎn)成本有關(guān)的問題。最常用的合成方法有注入法、電成型法、反相蒸發(fā)法、水合或薄膜水合、微流控、雙乳液冷凍干燥、加熱膜擠壓、洗滌劑耗盡和超臨界流體制備。這些方法的目的是獲得具有可控和功能大小的穩(wěn)定囊泡。

脂質(zhì)體的應(yīng)用非常廣泛。例如,在人類和動物細(xì)胞中,它們可以作為藥物輸送系統(tǒng),通過減少非靶組織的附帶損害和過量劑量來治療多種疾病。在食品科學(xué)中,它們用于保護(hù)和控制酶、維生素、功能化合物、抗生素和代謝物的輸送,以改善食品的特性。在植物中,除了表2中關(guān)于RNAi傳遞的報告外,它們還被用作CRISPR/Cas基因編輯系統(tǒng)、蛋白質(zhì)、DNA或mRNA的載體。此外,原生質(zhì)體中的脂質(zhì)體感染(脂質(zhì)體介導(dǎo)的DNA傳遞)和營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸/內(nèi)化也受到了關(guān)注。

4.2?病毒樣顆粒(VLP)

病毒樣顆粒(VLP)是指直徑約為10-200 nm的蛋白質(zhì)的自組裝超分子,其結(jié)構(gòu)與天然病毒粒子相同或相似。VLP不具傳染性,因為它們?nèi)狈哂袀魅拘缘倪z傳物質(zhì)。除了作為納米載體,VLP還可以通過在表面的特殊配基蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)功能化,表現(xiàn)出其他特性,如對化學(xué)環(huán)境變化的免疫和標(biāo)記反應(yīng)。

VLP可由異源表達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生,如桿狀病毒、細(xì)菌、酵母、植物和動物細(xì)胞(昆蟲、哺乳動物等)。要使用的表達(dá)載體必須根據(jù)所需蛋白質(zhì)的類型和目標(biāo)生物體來選擇,因為表達(dá)產(chǎn)物可能取決于翻譯后的修飾。根據(jù)病毒的類型,VLP可分為單鏈RNA正義病毒、單鏈RNA負(fù)義病毒、雙鏈RNA病毒、單鏈和雙鏈DNA病毒。此外,VLP可以在粗蛋白提取物(無細(xì)胞系統(tǒng))中產(chǎn)生,主要是當(dāng)異源表達(dá)產(chǎn)生對載體產(chǎn)生有毒的化合物時。此外,表達(dá)系統(tǒng)具有不同的產(chǎn)量,通常在病毒和細(xì)菌載體中更有效。VLP的表面偶聯(lián)可以是共價的和非共價的;第一種選擇是用大分子,甚至是完整的蛋白質(zhì)來對VLP實(shí)現(xiàn)功能化。這種類型的結(jié)合通過噬菌體表達(dá)系統(tǒng)(MS2和Q-β)完成。

關(guān)于非共價結(jié)合,需要生物素化過程,這需要鏈霉親和素等連接劑來確保大分子在VLP表面固定。

VLP的優(yōu)點(diǎn)是自組裝、重復(fù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好和由此產(chǎn)生的多分散系統(tǒng)。與裸分子相比,這提高了靶細(xì)胞的攝取效率。使用細(xì)胞識別蛋白降低了生物相互作用的難度。然而,它的生產(chǎn)也不能幸免于與媒介方面有關(guān)的限制,如系統(tǒng)復(fù)雜性、表達(dá)速度、效率、可伸縮性。

這項技術(shù)的主要應(yīng)用是預(yù)防性疫苗;然而,其獨(dú)特的特性使其可以作為納米載體用于藥物和基因治療,作為生物成像的支架,并用于合成生物非腫瘤材料。關(guān)于它在植物和植物細(xì)胞中的用途,除了作為運(yùn)輸RNAi的載體外,它還被用于攜帶CRISPR/Cas復(fù)合體,作為一個無DNA的基因編輯系統(tǒng)。

4.3?復(fù)合納米粒子

復(fù)合納米顆粒是指遺傳物質(zhì)被包裹在聚合物顆粒中。所使用的聚合物是與帶負(fù)電荷的核酸分子靜電相互作用的聚陽離子。因此,電荷(磷酸二酯基)發(fā)生中和并在隨后的膠體復(fù)合體中緊密結(jié)合。它還可以通過組分之間的氫鍵相互作用來穩(wěn)定。聚合物的最終性能取決于原始聚合物的物理化學(xué)特性和由此產(chǎn)生的納米顆粒特征:尺寸、表面電荷、多分散性和親水性。

目前有大量可用于制造聚復(fù)合物的聚合物,最常用的聚合物包括聚乙二亞胺(PEI)、聚L-賴氨酸(PLL)、聚酰胺酯(PAE)、聚酰胺胺(PAMAM)、聚(2-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯)(PDMAEMA)、聚乙二醇(PEg)和殼聚糖,以及諸如磷膽堿修飾的聚乙烯亞胺(PEI)、基于PEI的聚乙二醇(二甲基氨基甲基丙烯酸甲酯)、含葉酸的α、β-聚(N-3-羥丙基)-DL-天冬酰胺、基于半乳糖修飾的三甲基殼聚糖-半胱氨酸等。從理論上講,任何帶正電荷的聚合物都可以形成聚合物,特別是可生物降解的聚合物,如聚乙二醇、聚谷氨酸(PGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚(D,L-丙交酯-乙交酯)(PLGA)、聚乳酸(PLA)、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酸酯共聚物(HPMA)、聚苯乙烯-馬來酸酐共聚物。聚陽離子也可以通過開環(huán)聚合來合成,以控制所產(chǎn)生的電荷

聚合物的合成方法是多種多樣的,由原料和用途決定。有一些很有價值的方法,如微流控裝置支持的三維流體動力聚焦(3D-HF)技術(shù)。它嘗試優(yōu)化性能,提高系統(tǒng)的效率;傳統(tǒng)方法可能已經(jīng)成為一種限制,因為其中一些方法可能損害遺傳物質(zhì)的有機(jī)-水界面、剪切力或pH和溫度水平。另一個限制是一些聚合物的生物相溶性和生物降解性降低,以及它們所存在的細(xì)胞毒性,需要生產(chǎn)衍生物來應(yīng)對這些缺點(diǎn)。

復(fù)合納米粒子是遺傳物質(zhì)的一種廣泛使用的運(yùn)輸機(jī)制,因為它們設(shè)法阻止由胞外酶引起的遺傳物質(zhì)的降解,并準(zhǔn)確地將負(fù)載定向到目標(biāo)細(xì)胞,從而提高基因表達(dá)系統(tǒng)的有效性。納米顆粒的攝取是通過內(nèi)吞作用引起的,包括與細(xì)胞膜糖蛋白的相互作用和內(nèi)小體的形成,然后將其釋放到細(xì)胞質(zhì)中,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到目標(biāo)器官。

它的主要應(yīng)用是在基因治療中作為DNA轉(zhuǎn)移的非病毒載體,包括再生藥物、艾滋病、癌癥和遺傳性疾病的治療。它還被用于植物基因組的轉(zhuǎn)基因和基因編輯,以及上述旨在控制病蟲害的基因沉默系統(tǒng)。

4.4?生物粘土

生物粘土系統(tǒng)基于10-100 nm納米粘土顆粒,能夠運(yùn)輸選定的化合物,如核酸。納米粘土是單層(0.70 nm厚)或雙層(1 nm厚)的層狀鋁硅酸鹽。單層(0.7 nm厚)或雙層(1 nm厚),具有可變的可塑性和膨脹性。其化學(xué)式為?(Ca, Na, H) (Al, Mg, Fe, Zn)2(Si,Al)4O10(OH)2-xH2O.。有天然材料和合成材料,它們的結(jié)構(gòu)由交替的四面體SiO2和八面體AlO6片層以不同比例組成。

它的性質(zhì)取決于表面原子的性質(zhì)和層與層之間可交換的陽離子。粘土由于Al+3或Mg+2離子被硅取代而帶負(fù)電荷。因此,由于Si-O共價鍵,納米層的表面是疏水的;然而,可交換的親水陽離子的添加可以將電荷改變?yōu)檎?/p>

最常用的原料有膨潤土、海泡石、蒙脫石、高嶺石、青銅礦、埃洛石、青銅礦、海泡石、皂石和蛭石。它們成本低,無毒,帶電能力強(qiáng)。

對于生物粘土經(jīng)常對其進(jìn)行表面功能化以使其適應(yīng)特定的應(yīng)用。通過硅烷化等過程對粘土表面進(jìn)行共價修飾來防止粘土聚集。例如,改性蒙脫土在聚合物的力學(xué)性能以及吸水率、陽離子交換和離子保持能力方面都有改善。其他粘土,如海泡石,由于其表面含有許多硅醇基團(tuán),通過連接有機(jī)硅烷使其功能化,使它們成為優(yōu)秀的重金屬清除劑。埃洛石主要通過與羥基縮合來共價連接有機(jī)硅烷以改變其性質(zhì)。合成粘土,如Lapite?(由層狀合成硅酸鹽組成的層狀硅酸鹽),從無機(jī)礦鹽中獲得,并通過離子交換或共價鍵改變表面性質(zhì)。

它們的應(yīng)用主要涉及材料科學(xué)、化學(xué)、物理和生物等領(lǐng)域,成為開發(fā)智能納米建筑的戰(zhàn)略材料。目前最多的用途是藥物輸送、環(huán)境修復(fù)、廢水處理和食品包裝。植物生物技術(shù)還被用于制造納米復(fù)合材料,以改進(jìn)材料的抗性,作為控制營養(yǎng)劑量的載體,并調(diào)節(jié)土壤性質(zhì);值得一提的是,通過液體納米粘土將沙漠土壤轉(zhuǎn)變?yōu)榭筛N的農(nóng)田。

5.?監(jiān)管方式

與傳統(tǒng)農(nóng)藥相比,獲取生物分子(如dsRNA)登記數(shù)據(jù)的時間和成本較低,前者需要4年時間,后者需要12年時間,前者需要300-700萬美元,后者需要280美元。一個重要的考慮是dsRNA在土壤、沉積物和水中通常具有較低的環(huán)境持久性。這種生物分子顯示了從食物和缺乏口服免疫刺激的飲食中安全食用短和長RNA的記錄。在過去十年中,圍繞這項技術(shù)發(fā)生了積極的技術(shù)討論,在這些討論中,美國環(huán)保局和經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)建議使用和調(diào)整現(xiàn)有的植物保護(hù)產(chǎn)品規(guī)范和程序,如下所述。

美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)分析了如何根據(jù)人類健康和生態(tài)風(fēng)險評估的問題使用這項技術(shù)。與此同時,經(jīng)合組織建議利用風(fēng)險評估來評估該分子的毒性概況和暴露情況,方法是調(diào)整目前的小分子農(nóng)用化學(xué)品監(jiān)管框架,作為基于dsRNA的農(nóng)產(chǎn)品的一般框架,并建議考慮到通過審查基于dsRNA的轉(zhuǎn)基因作物所獲得的經(jīng)驗。EFSA關(guān)于轉(zhuǎn)基因工廠的文獻(xiàn)綜述也是一份需要考慮的文件。

6.?結(jié)論和未來展望

RNAi技術(shù)是控制農(nóng)作物病蟲害的一種強(qiáng)大而通用的替代技術(shù)。它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的用途擴(kuò)展到病毒、細(xì)菌、真菌、昆蟲、線蟲和植物。隨著其他互補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展,如載體中RNAi的重組生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因和候選si/dsRNA的微/納米膠囊,它的生產(chǎn)穩(wěn)定。過去阻礙使用它的主要困難是生產(chǎn)成本和穩(wěn)定性。隨著新技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)成本越來越低,而穩(wěn)定性封裝策略提供了避免降解的解決方案。

在過去的十年里,RNAi被包裹在脂質(zhì)體、病毒樣顆粒、復(fù)合納米顆粒和生物粘土中,因為它們提供了防止降解的保護(hù)作用。在這項技術(shù)的發(fā)展過程中,提高其穩(wěn)定性一直是一個挑戰(zhàn)。由于環(huán)境暴露或酶的作用以及目標(biāo)生物的pH水平,裸露的dsRNA很容易被降解。包膜為dsRNA提供了穩(wěn)定性,有時也提高了細(xì)胞的攝取效率。一些用于包裹的材料可以為害蟲防治提供了新的效果,同時,它們大多是無毒的、可生物降解的,并且在多種化學(xué)環(huán)境中穩(wěn)定,有利于RNAi的控制釋放。我們的綜述發(fā)現(xiàn)許多關(guān)于這項技術(shù)的報道,主要應(yīng)用于昆蟲控制,其中主要的給藥機(jī)制是基于SIGS的口服途徑或封裝在餌料中應(yīng)用。

靶向沉默的候選基因主要是參與細(xì)胞分裂(如CDC27、gTub23C、TVX1、Cep89)、細(xì)胞運(yùn)輸(如Kif、αCOP)、結(jié)構(gòu)形成(如ChSB、ACT-2、MEGF10、A5C)、離子平衡和營養(yǎng)吸收(如V-ATPase、vha26)的酶相關(guān)的必需基因,從而導(dǎo)致目標(biāo)物種發(fā)生死亡。

目前對使用RNAi技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品的監(jiān)管方法側(cè)重于從不同的角度評估其風(fēng)險。然而,基于這些生物分子的特性以及它們在非靶標(biāo)生物中已被證明的安全性,這項技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景被預(yù)測為有利的,人們對其經(jīng)濟(jì)和環(huán)境優(yōu)勢以及與人類健康相關(guān)的低風(fēng)險持樂觀態(tài)度。監(jiān)管環(huán)境可以允許在當(dāng)前基于風(fēng)險評估的決策中安全地采用這項技術(shù)。然而,不久將需要一種協(xié)調(diào)一致的方法,以實(shí)現(xiàn)采用和避免貿(mào)易中斷。

除了有效的調(diào)控方法外,還希望出現(xiàn)更多跨學(xué)科的替代方案,與RNAi的基因沉默結(jié)合起來。例如,利用兩種方法的長處,通過誘導(dǎo)和代謝調(diào)控方法提高作物的抗性。按照這種方法,我們正在開發(fā)一種技術(shù),它使用由天然聚合物制成的納米顆粒來誘導(dǎo)植物的抗性,它還將帶有基于RNA i的雙重調(diào)控機(jī)制,以提高植物針對鐮刀菌屬病原物種的抗性??茖W(xué)家也有興趣在相同的應(yīng)用下進(jìn)行多重敲除以提高植物針對病原體群體的抗性。這項技術(shù)的另一個挑戰(zhàn)是不斷降低生產(chǎn)成本,為此,生物技術(shù)正在成為大規(guī)模提高利潤的主要方式之一。


原文鏈接:

https://doi.org/10.3390/ijms222212148


每日科研進(jìn)展 l 2022.06.03 l 綜述: 基于RNAi技術(shù)的作物保護(hù)研究進(jìn)展的評論 (共 條)

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