RNAi技術正越來越多地用于作物保護，以抵御病毒、真菌病原體和害蟲。噴霧誘導基因沉默（SIGS）的非轉(zhuǎn)基因方法依賴于直接噴灑dsRNA來誘導RNAi效應，由于其安全性和環(huán)境效益以及廣泛的宿主范圍和高度的靶向特異性，具有很大的應用潛力。然而，隨著最近研究表明，一些限制SIGS-RNAi效率的因素已經(jīng)在昆蟲和植物中被認識到。在這篇綜述中，評估了目前有關植物葉片和細胞攝取dsRNA分子的知識。以及主要的吸收障礙，包括葉片形態(tài)特征和環(huán)境因素，并提出克服這些障礙的方法。?

1. 簡介

植物中發(fā)現(xiàn)的一種稱為RNAi或轉(zhuǎn)錄后基因沉默（PTGS）的自然調(diào)節(jié)機制，因其在許多真核生物的各種發(fā)育過程、應激反應和抗病毒防御中的作用而被深入研究。植物中的這種機制利用Dicer樣蛋白（DCL）將內(nèi)源表達或外源引入的dsRNA加工成小干擾RNA（siRNA）。然后，這些siRNA雙鏈體結(jié)合到AGO蛋白上，隨后乘客鏈被降解。AGOs引導的多蛋白復合物與剩余的引導鏈形成RISC（RNA誘導沉默復合物），RISC將結(jié)合并切割互補mRNA轉(zhuǎn)錄物，從而下調(diào)基因表達。

自從RNAi被發(fā)現(xiàn)以來，RNAi技術在促進植物抵抗病毒、類病毒、線蟲、害蟲和真菌的潛力已經(jīng)得到了深入的研究。宿主誘導的基因沉默（HIGS）是一些作物物種中一種有效的RNAi方法，涉及將表達dsRNA的基因盒轉(zhuǎn)化到植物中，然后進行繁殖。然而，許多關鍵作物品種缺乏轉(zhuǎn)化技術手段，并且轉(zhuǎn)基因開發(fā)成本極高，時間長，同時，公眾對于轉(zhuǎn)基因生物接受度不高。因此，對非轉(zhuǎn)基因外源性應用方法產(chǎn)生了極大的興趣。

外源應用的方式可以通過將dsRNA分子傳遞到植物表面或內(nèi)部組織，從而有效地觸發(fā)RNAi途徑，而dsRNA分子又可以靶向害蟲、病毒和真菌病原體的重要基因。該方法的施用手段主要包括葉面施用、種子處理、木本植物注射以及植物插條或根系吸收等。

隨著dsRNA生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展，dsRNA合成的成本已顯著降低，從12000美元/克降至0.5美元/克以下。因此，對于許多闊葉作物和園藝作物的大規(guī)模保護，葉面噴施是成本、時間消耗和勞動強度方面最有效的dsRNA傳遞方法之一。然而，關于SIGS作為可行的下一代作物保護方式，仍存在許多問題，尤其是田間環(huán)境中的完整植物是否能夠吸收足夠的噴灑dsRNA以發(fā)揮功效，以及所吸收的dsRNA是否能夠系統(tǒng)性地傳遞進而影響難以獲得的害蟲和病原體。

RNAi的效率取決于向害蟲/病原體輸送足夠的dsRNA或siRNA分子（圖1）。在許多作物保護方案中，局部應用的完整dsRNA需要進入植物體內(nèi)并系統(tǒng)地運輸?shù)竭h端植物組織（圖1A，B）。植物體內(nèi)的dsRNA的命運包括細胞攝取和加工成siRNA、移動到維管束和作為完整分子的系統(tǒng)運輸，或降解。通過攝入長的dsRNA或某些情況下的siRNA，可以在昆蟲中實現(xiàn)有效的RNAi效應。然而，害蟲的保護是一個多方面的場景，其中飲食RNAi反應可能會受到取食行為、生命階段和昆蟲對植物的首選取食位點的影響。咀嚼式昆蟲是SIGS方式進行防治的理想候選者，因為它們可以通過取食樹葉輕松吸收大量局部應用的dsRNA。相比之下，該種方式對吸收式害蟲的作用主要依賴于dsRNA在寄主植物維管束組織中的吸收和運動（圖1C）。由于依賴高纖維素含量的食物而非活組織，專注性昆蟲可能無法獲得足夠的dsRNA劑量，此外，它們還可以破壞植物的dsRNA運輸系統(tǒng)。在某些情況下，dsRNAs可以直接噴灑在植物上的害蟲上，因為dsRNAs可以穿透亞洲玉米螟、豌豆蚜和檸檬黃等物種的角質(zhì)層。然而，dsRNA應用的傳統(tǒng)角質(zhì)層穿透途徑并不適用于所有害蟲；例如，有厚表皮的昆蟲，如鞘翅目昆蟲，或喜歡躲在無法噴灑的植物部位的昆蟲。

植物RNAi機制的一個重要特征是RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）能夠促進的自擴增基因沉默效應。然而，在一些農(nóng)業(yè)害蟲中未發(fā)現(xiàn)活性RDRP，但在真菌等其他害蟲中發(fā)現(xiàn)活性RDRP。此外，盡管siRNAs可以觸發(fā)某些昆蟲的RNAi效應，但據(jù)報道，很多昆蟲（如西玉米根蟲）的環(huán)境RNAi反應只能由長度超過50 bp的dsRNAs有效觸發(fā)。這表明，植物系統(tǒng)內(nèi)未加工的外源dsRNAs對于許多害蟲成功進行基于RNAi的生物防治至關重要（圖1B，C）。通過葉綠體轉(zhuǎn)化，能夠有效的克服dsRNA在植物中的加工剪切，從而可以提供足夠的未加工dsRNA效應分子，以有效控制主要作物中的各種害蟲，如WCR、棉鈴蟲和科羅拉多馬鈴薯甲蟲。

最近的研究證實了RNAi通過跨界RNAi和環(huán)境RNAi抑制真菌生長和致病性的潛力。例如，來自植物表面的siRNA和長dsRNA可被灰霉病菌和鐮刀菌物種吸收，并有效抑制真菌生長。一些研究也描述了宿主植物和真菌病原體之間小RNA的囊泡介導運輸。然而，一些真菌病原體，Zymoseptoria tritici?和Colletotrichum gloeosporioides，由于不能吸收dsRNAs或siRNAs，即使它們具有功能性RNAi途徑，也不能利用外源dsRNA。此外，一些真菌物種完全缺乏關鍵的RNAi成分，如Ustilago maydis?和?Saccharomyces cerevisiae，因此，它們不是合適的RNAi防治靶標物種。

盡管通過SIGS對各種害蟲和病原體的RNAi效應進行了廣泛的研究，但葉片dsRNA攝取和隨后進入細胞的機制尚未得到充分的認識。了解這些機制對于大規(guī)模開發(fā)和優(yōu)化基于RNAi的作物保護至關重要。為了實現(xiàn)顯著的RNAi效應并有效控制害蟲和病原體，噴灑的dsRNA必須在吸收之前克服葉片表面的幾個障礙，然后轉(zhuǎn)移到各個部分對植物進行系統(tǒng)保護。在某些情況下，如防止病毒病原體，細胞攝取和dsRNA處理至關重要（圖1B）。

迄今為止，還沒有證實葉片攝取dsRNA的具體途徑，盡管氣孔被建議作為切入點。一旦被吸收，植物的DCL可以在穿過質(zhì)膜時將dsRNA部分加工成siRNA。然后，這些小RNA可以通過胞間連絲運輸?shù)较噜徏毎?，最有可能通過維管束運輸?shù)竭h端組織，或通過細胞外小泡運輸?shù)秸婢≡w。另一方面，如果不經(jīng)過處理或降解，dsRNA可以留在質(zhì)外體中，并沿著質(zhì)外體途徑進入維管束進行遠端易位（圖1B）。由于各種生理、分子和環(huán)境因素可以限制局部RNAi的功效，因此更好地了解這些限制因素對于可持續(xù)葉面噴霧在作物保護中的應用至關重要。

在這篇綜述中，討論了目前關于葉面和細胞攝取dsRNA的知識，目的是確定有效RNAi的障礙，并提出今后改進dsRNA傳遞方法的方向。

2. 阻礙植物有效吸收dsRNA的環(huán)境因素

在進入植物之前，局部應用的dsRNA的持久性和穩(wěn)定性會影響RNAi的效率。由于葉片對dsRNA的吸收不是一個直接的過程，因此dsRNA分子在葉片表面的較長保留時間可以提供穩(wěn)定的dsRNA供應。dsRNAs在進入細胞之前的完整性也是與Dicer蛋白結(jié)合產(chǎn)生siRNAs所必需的。噴灑的dsRNA的持久性和穩(wěn)定性會受到環(huán)境因素（如UV、熱量和pH值）的顯著影響，這會導致由于dsRNA在植物表面的降解而導致RNAi反應的變化（圖2C）。此外，微生物等生物因素也可以通過核酸酶活性降低dsRNA的半衰期。

盡管RNA通常被認為在環(huán)境中不穩(wěn)定，但有報道表明，與DNA相比，RNA具有更高的抗紫外線能力。然而，在暴露于紫外光下僅一小時后，觀察到dsRNA的生物活性喪失，這可能是由于降解引起的。盡管如此，在野外條件下，紫外線如何影響dsRNA的穩(wěn)定性和RNAi效率，還有進一步的證據(jù)。

另一個可能影響dsRNA降解的因素是pH值。在許多情況下，葉表面呈微酸性，但葉表面pH值存在種間差異。這種變異受葉片生理和環(huán)境中離子的影響，可能導致不同作物間的RNAi效率差異。由于其化學成分，RNA在酸性條件下比堿性條件下更穩(wěn)定。盡管dsRNA可能在一定程度上抵抗堿性水解，但其精確機制和廣泛適用性仍有待研究。鑒于以上幾點，通過化學修飾或與穩(wěn)定納米顆粒的結(jié)合防止dsRNA在堿性中降解將大大有利于下游RNAi的應用。

在灌溉或降雨條件下，dsRNA的充足供應取決于在植物表面的保留。已證明，在馬鈴薯葉片上噴灑的dsRNA具有持久性，干燥后，不會明顯被洗掉。相反，后來一項使用熒光染料和共焦顯微鏡的研究表明，裸dsRNA與加入BioClay LDH（層狀雙氫氧化物）復合物的dsRNA相比，很容易從煙葉中洗掉。在dsRNA葉面噴霧中使用表面活性劑或納米顆粒（如LDH）可能會減少或防止灌溉或降雨造成的沖洗。另一種日益廣泛使用的田間噴灑方法是使用無人機（UAV）系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用氣流將大量處理劑輸送到葉片的背面。UAVs的實施在智能作物監(jiān)測和農(nóng)藥管理中得到了廣泛的應用，因為它可以提供精確的監(jiān)測、大面積覆蓋、及時的操作和優(yōu)化的操作參數(shù)，這反過來又可以進一步提高殺蟲劑的有效性。然而，目前還沒有在田間條件下進行RNAi葉面噴施試驗。

候選dsRNA葉片吸收途徑和噴灑在葉片上的dsRNA分子吸收的物理障礙必須通過幾個障礙才能進入植物系統(tǒng)。這些包括葉片的形態(tài)特征及其特性，以及葉片各部分與環(huán)境相互作用的方式，以及自然分泌（圖2）。

2.1 葉片潤濕性

植物表面對于防御各種生物和非生物脅迫因素至關重要。植物葉片表面形態(tài)也有助于葉片潤濕性，即從露水、降雨、霧或灌溉中保持水分的能力。較低的葉片潤濕性有利于防止病害的發(fā)生。葉片表面經(jīng)常存在水分，為昆蟲和真菌的生長提供了有利條件，使植物更容易受到疾病的影響。此外，高拒水性有助于清除葉片表面的灰塵或污染物等外來顆粒，防止它們升高葉片表面溫度，抑制氣孔關閉。包括角質(zhì)層、角質(zhì)層蠟和毛狀體在內(nèi)的特征在決定葉表面潤濕性方面起著關鍵作用（圖2A）。毛狀體的存在增加了葉片表面的粗糙度，降低了葉片的潤濕性（增加了疏水性），從而降低了葉片的吸水率。因為dsRNA分子被用作水性葉面噴霧，葉片潤濕性在葉面噴霧液滴內(nèi)的dsRNA沉積中起著至關重要的作用。同樣，在葉面噴霧dsRNA穿透植物中也起著至關重要的作用。隨著葉片潤濕性的降低，作為局部噴霧劑的dsRNA更有可能在葉片表面形成珠狀并滾落，穿透表面進入葉片內(nèi)部的可能性較低。因此，葉片潤濕性是葉片攝取dsRNA的第一道屏障，需要考慮這一屏障才能成功地進行SIGS。

2.2 角質(zhì)層和蠟

除了角質(zhì)層在降低角質(zhì)層蒸騰作用中的作用外，它還限制了葉片對農(nóng)藥、除草劑、營養(yǎng)素和生長因子的吸收。角質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和組成可能因植物種類而異，但角質(zhì)層的厚度通常保持在1到10μm之間。通常，角質(zhì)層由不溶性聚合物角質(zhì)基質(zhì)和蠟組成。蠟由非極性可溶脂質(zhì)組成，沉積在表皮表面（表皮蠟）或角質(zhì)基質(zhì)內(nèi)（表皮內(nèi)蠟）。除了通過增加對蒸汽流動的阻力來調(diào)節(jié)水分損失外，表皮蠟還負責形成一層疏水層，將水分從葉片表面排出。表皮蠟的另一個顯著特征是在不同的環(huán)境條件下，不同植物物種的蠟晶體形狀不同。例如，在柑橘類中觀察到的板狀物，云杉和銀杏中的小枝，以及桉樹中的顆粒狀物。小麥等作物的形狀多樣性以及表皮蠟的厚度可以增強葉片吸收水分和溶質(zhì)的物理屏障，也可能限制葉面對噴灑的dsRNA的吸收。

角質(zhì)層的滲透性因植物種類和發(fā)育階段而異。通常，角質(zhì)層蠟的水和溶質(zhì)滲透性隨著溫度的升高和有機溶質(zhì)的大小的減小而增加。盡管假設胞間連絲僅限于植物組織內(nèi)部，但在表皮細胞的外壁中也發(fā)現(xiàn)了胞間連絲。這些結(jié)構(gòu)被稱為外基質(zhì)，為外部物質(zhì)向組織內(nèi)部的運輸建立了通道。由于葉肉中存在親水性酚類化合物、多糖、粘液細胞和水勢梯度，葉片吸水（FWU）被認為是水分通過角質(zhì)層水孔和外基質(zhì)通過角質(zhì)層的直接擴散。然而，在葉片中，外結(jié)皮層仍被角質(zhì)層覆蓋，這表明該途徑的吸收仍將受到許多物理屏障的阻礙。或者，葉片的水分吸收也可能通過葉片結(jié)構(gòu)發(fā)生，如氣孔孔徑、保衛(wèi)細胞、毛狀體、排水器或頂生粘液塞。目前，沒有確鑿的數(shù)據(jù)表明，由于大小限制（~ 1 nm），dsRNA分子是否可以通過水孔進入植物中。因此，可以合理地推測，噴灑的直徑至少為3.2 nm、長度為100 nm（約300 bp）的dsRNA主要通過氣孔、外基質(zhì)或排水器等較大的開口進入植物。

2.3 氣孔孔徑

氣孔孔徑調(diào)節(jié)陸生植物的蒸騰作用和氣體交換。由于氣孔對植物生存和生長的重要性，人們對其進行了廣泛的研究。最初，假設葉面施用溶液的滲透是通過氣孔開口的質(zhì)量流發(fā)生的。然而，氣孔泛濫可能會限制氣體交換，阻礙光合作用，使水溶液不太可能自發(fā)滲透。相反，溶質(zhì)通過氣孔的運輸與水溶劑的滲透無關。研究表明，氣孔允許溶質(zhì)沿著保衛(wèi)細胞表面進入，保衛(wèi)細胞也受到毛狀體和蠟對角質(zhì)層表面潤濕性的限制，從而使溶質(zhì)遠離保衛(wèi)細胞。這一吸收過程雖然不適用于所有氣孔，但被認為是由“反向蒸騰作用”促進的，在這個過程中，水蒸氣通過氣孔，將溶質(zhì)帶入葉片；因此，葉片表面和氣孔上的水膜蒸發(fā)后的發(fā)生對于葉片吸收dsRNA是必要的。還應注意，氣孔分布取決于物種和環(huán)境。在許多植物物種中，來自氣孔的特殊結(jié)構(gòu)，稱為排水管，是通常在表皮或葉緣發(fā)現(xiàn)的不受調(diào)節(jié)的開口。據(jù)報道，除了它們的主要功能外，它們還參與葉片表面水分的吸收。盡管如此，缺乏證據(jù)表明這一發(fā)現(xiàn)是否適用于其他植物物種，這表明氣孔開放可能是dsRNA進入葉片內(nèi)部的主要途徑。在農(nóng)業(yè)環(huán)境中，田間噴灑是從上方進行的，近軸面上沒有氣孔也會阻礙葉面對噴灑的dsRNA的吸收。

3. 克服葉片吸收dsRNA障礙的可能方法 ?

由于氣孔的解剖和理化特征，葉面應用的dsRNAs在葉片內(nèi)部的吸收受到限制。通過增加葉片潤濕性、增強角質(zhì)層滲透和促進溶質(zhì)運輸，已經(jīng)開發(fā)出潛在的方法來實現(xiàn)穩(wěn)健的RNAi反應。這些方法包括通過磨損破壞角質(zhì)層結(jié)構(gòu)，使用高壓或表面活性劑（表面活性劑），或化學修飾氣孔孔徑（圖2D）。

表面活性劑與化學農(nóng)藥的結(jié)合已廣泛用于植物病害管理。表面活性劑通常的添加，以降低葉片表面和液體之間的界面張力，并促進傳播，從而使殺蟲劑能夠接觸到頂部噴霧不易接觸到的害蟲目標。此外，表面活性劑還延長了化學噴霧在植物表面的停留時間，并增加了滲透性，以便吸收到植物或害蟲中。然而，應仔細評估風險，以避免對植物、環(huán)境或偏離目標的生物體造成損害。

據(jù)報道，高壓噴涂siRNAs可誘導煙草中GFP轉(zhuǎn)基因的局部和系統(tǒng)沉默，而僅僅噴涂、注射器注射和siRNAs滲透都無法誘導RNAi。與此結(jié)果相反，最近的一項研究聲稱，高壓噴灑dsRNA后，未觀察到煙草中GFP基因的沉默。這項研究表明，植物細胞對dsRNA的攝取不足導致植物RNAi機制產(chǎn)生的siRNA不足，導致內(nèi)源基因的RNAi效果不理想。這意味著，雖然dsRNA可能被導入到葉片中，但dsRNA不一定進入植物細胞。因此，還應考慮葉面吸收后細胞吸收噴灑dsRNA的障礙。

4. 葉面吸收后噴灑的dsRNA分子在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運

在利用植物轉(zhuǎn)化的研究中，已經(jīng)報道了RNAi通過韌皮部的系統(tǒng)傳播。當噴灑的dsRNA進入到葉片中并通過表皮擴散，然后擴散到葉肉時，有兩種可能的情況：（i）dsRNA分子滲透到細胞壁，然后滲透到質(zhì)膜，可能會或可能不會在細胞質(zhì)中加工成小RNA，或者（ii）dsRNA沒有被吸收到細胞質(zhì)中，而是通過其他方式作為未加工的分子在整個植物中進行短距離或長距離的轉(zhuǎn)運。有人認為，在穿過質(zhì)膜后，dsRNA將被植物的RNAi機制部分加工成小RNA。這些小RNA很可能通過胞間連絲運輸?shù)较噜彽募毎?，然后運輸?shù)巾g皮部，最后長距離運輸?shù)街参锏钠渌糠??；蛘?，不進入細胞質(zhì)的dsRNA會通過質(zhì)外體擴散到脈管系統(tǒng)進行遠距離運輸。小RNA被納入細胞外小泡的可能性也被提出用于細胞間通信和植物-真菌相互作用。

對葉柄吸收或樹干注射dsRNA的研究表明，熒光信號僅在蘋果植株（Malus domestica）的木質(zhì)部積累。這項研究推測，RNA分子（很可能是dsRNA）可能太大，無法運輸?shù)巾g皮部細胞中。然而，還應注意，研究中葉柄對dsRNA的吸收可能導致木質(zhì)部中dsRNA信號的積累。與此相反，其他研究成功地對韌皮部汁液中的siRNA進行了測序，而木質(zhì)部被發(fā)現(xiàn)是無RNA的。據(jù)報道，外源應用的dsRNA的長距離易位，在未噴灑的大麥離體葉片遠端觀察到對鐮刀菌的強烈抗性。這項研究提供的數(shù)據(jù)表明，dsRNA在維管束系統(tǒng)中的運動具有方向性，因此證明韌皮部是dsRNA運輸?shù)膮⑴c途徑。推測，外源dsRNA首先進入質(zhì)外體，然后通過一種尚不清楚的機制轉(zhuǎn)移到木質(zhì)部，然后轉(zhuǎn)移到韌皮部。由于木質(zhì)部到韌皮部的交換與質(zhì)外體到木質(zhì)部導管的物質(zhì)外吞/內(nèi)吞機制同時存在，因此不能排除這一假設。另一項研究表明，取食韌皮部的蚜蟲基因被抑制，這表明未經(jīng)加工的dsRNA從維管組織傳遞到昆蟲?？紤]到許多植物害蟲都是以韌皮部為食的昆蟲，長dsRNA是否能在韌皮部運輸很重要，據(jù)報道，與以小RNA為食相比，許多害蟲取食長dsRNA后，更容易產(chǎn)生RNAi效應。dsRNA的雙向流動主要被認為與韌皮部運輸有關，對于dsRNA向植物莖和根的目標病原體的易位也至關重要。噴施dsRNA在植物中的系統(tǒng)轉(zhuǎn)運仍在積極研究中，因為轉(zhuǎn)運和活性的潛在機制在很大程度上仍不清楚。

5. 細胞攝取dsRNA的障礙

噴灑的dsRNA繞過眾多物理屏障并進入到葉片，dsRNA分子進入植物細胞仍面臨更多障礙（圖2）。所有的植物細胞都被包裹在由幾個相互纏繞的生物聚合物形成的纖維素壁中，以支持和抵抗植物原生質(zhì)體的膨脹壓力。多孔細胞壁充當非特異性屏障，允許分子和離子成分從相鄰細胞或細胞外環(huán)境進入質(zhì)膜。由于其選擇性原理，質(zhì)膜是細胞攝取噴灑的dsRNA的主要屏障。

有人認為，細胞壁孔隙度可能會因發(fā)育階段和細胞對環(huán)境的反應而發(fā)生變化。盡管細胞壁孔隙率限制了可以穿透細胞壁的分子的大小，但通常情況下，高達10納米的大分子可以穿透細胞壁，而dsRNA的運輸需要最小孔徑為3.2納米。最近的一項研究表明，dsDNA細胞攝取的極限大小在50到90 bp之間。然而，應該注意的是，這一說法是基于測量當時存在于受刺激內(nèi)體中的dsDNA的數(shù)量。這可能是由于內(nèi)吞作用后dsDNA的降解，或者是因為dsDNA的性質(zhì)，雖然仍然依賴于序列，類似于dsRNA，但與dsRNA的性質(zhì)截然不同。此外，一些研究表明外源dsRNA介導的抗植物病毒保護作用。這意味著外源應用的dsRNA被成功地吸收到植物細胞中，然后加工成siRNA以抑制病毒感染。

為了進入植物RNAi機制以產(chǎn)生小RNA，dsRNA需要進入細胞質(zhì)。由于質(zhì)膜由細胞壁的不同成分組成，因此質(zhì)膜是限制細胞外顆粒進入的高度選擇性屏障。細胞膜是一種帶負電的脂質(zhì)雙層，含有跨膜通道和轉(zhuǎn)運體。這些通道和轉(zhuǎn)運體調(diào)節(jié)主動運輸，以及小分子量物質(zhì)跨膜擴散，但它們在dsRNA攝取中的作用尚不清楚。另一方面，內(nèi)體的吞噬可能是細胞外顆粒的主要進入點。然而，觸發(fā)dsRNA內(nèi)吞的機制尚不清楚，因此進一步研究局部應用的dsRNA是否可以通過這種機制被植物細胞吸收是一個挑戰(zhàn)。據(jù)報道，未受刺激的內(nèi)體對內(nèi)化的dsDNA無反應；因此，用轉(zhuǎn)染試劑誘導內(nèi)吞或與碳納米載體結(jié)合可促進噴施植物中小RNA的高效產(chǎn)生。

6. 納米載體可以作為一種有效的dsRNA傳遞方法

為了解決各種物理和生物化學障礙并提供保護，粒徑范圍為1至500 nm的納米顆粒已被用于植物中的局部dsRNA傳遞（圖2D）。帶正電的納米顆粒，包括但不限于金屬或陽離子聚合物，旨在與dsRNA結(jié)合，形成可生物降解的復合物，以便隨著時間的推移持續(xù)釋放dsRNA。研究表明，含有納米載體的配方可以保護dsRNA免受紫外線和核酸酶降解。納米顆粒的使用還表明，沖洗后，噴灑在葉片表面的dsRNA的持久性增強了。這些方法表明，與層狀雙氫氧化物粘土納米片（BioClay）復合的dsRNA大部分保留在葉子上，而未受保護的dsRNA很容易被洗掉。納米顆粒的另一個有價值的方面是有可能改善葉面和細胞對噴灑的dsRNA的攝取。dsRNA納米粒子復合物總體上帶正電，因此可以增強通過帶負電質(zhì)膜的滲透性。即使在低壓噴霧條件下，帶有碳點的siRNA也能增強細胞的攝取，這表明植物的內(nèi)源基因顯著沉默。此外，已經(jīng)研究了單壁碳納米管（SWNT）將DNA和siRNA導入完整植物細胞的能力。單壁碳納米管/DNA結(jié)合物的細胞攝取顯示了將單壁碳納米管用作不同植物細胞器的納米轉(zhuǎn)運體的潛力。最近的結(jié)果表明，SWNT可以保護siRNA免受核酸酶活性的影響，并有效地將DNA和siRNA傳遞到細胞質(zhì)，觸發(fā)內(nèi)源性基因敲除。盡管關于納米載體傳遞dsRNA的研究仍然有限，但這些結(jié)果表明，進一步改進納米傳遞方法對于局部RNAi噴霧劑的實際應用具有重要意義。

7. 結(jié)束語

物理和生化障礙顯著限制了外源dsRNA進入植物葉片組織。這些障礙為不同植物物種、靶點和環(huán)境設置之間局部RNAi效應的不一致性提供了可能的解釋。葉片形態(tài)的種間差異也表明需要依賴于寄主的dsRNA傳遞方法，需要在選擇局部RNAi的植物寄主和病原靶標后，逐個評估吸收效率。已經(jīng)做出了一些努力來提高葉片對dsRNA的吸收，包括角質(zhì)層磨損、高壓噴霧、表面活性劑以及與納米粒子的結(jié)合。盡管非常有效，但含有納米顆粒的配方必須根據(jù)目標物種的具體情況進行設計，以避免環(huán)境風險。此外，納米顆粒的使用還可以增強dsRNA在植物上的持久性，并在不受控制的環(huán)境中提供dsRNA的穩(wěn)定性。dsRNA在植物內(nèi)的運動和細胞對噴灑dsRNA的吸收對于針對特定植物疾病和提供系統(tǒng)保護至關重要。因此，開展更多的研究，將這些方法納入作為葉面噴施的dsRNA傳遞設計中，對于在廣闊領域內(nèi)利用RNAi進行可持續(xù)作物保護的可行性至關重要。

原文鏈接：

https://doi.org/10.3390/ijms23126639