在RNA农药应用基础研究方面取得阶段性进展

发布时间:2023-06-13 16:51 来源:质量安全所 浏览次数:
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RNA干扰(RNA interference,RNAi)是由双链 RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发同源mRNA高效特异性降解的现象,是一种新型的农作物虫害防控技术,符合目前害虫防控安全高效低风险的技术需求。然而,在农业重要害虫绿盲蝽上应用RNAi后所产生的防治效果较低,限制了该项技术在害虫防治中的进一步应用。江苏省食品质量安全重点实验室研究人员长期致力于农业害虫RNAi的开发与应用研究,开展了昆虫dsRNA高效表达系统构建、dsRNA稳定施用体系筛选及基于RNAi重要靶标基因鉴定等方面的工作,为推动RNA农药的发展及RNAi技术应用于农业害虫的防治提供技术支撑。2023年已发表中科院一区和二区SCI论文3篇,中文权威期刊论文1篇,具体进展如下:

1、鉴定获得了一个绿盲蝽体内可降解靶标dsRNA的双链核糖核酸酶,明确了该核酸酶的酶学特性(最适pH、温度)、时空表达特征、底物特异性及组织定位,发现将该核酸酶降解后,可显著提高靶标基因的RNAi效率,本研究结果为如何提高害虫RNAi效率提供了理论基础。相关研究结果以“Gene cloning, protein expression and enzymatic characterization of a dsRNAdegrading enzyme in Apolygus lucorum”为题发表在《Insect Science》上(中科院1区昆虫学TOP期刊)。联合培养硕士研究生张杰钰为论文第一作者,团队成员谭永安博士及扬州大学戈林泉教授为论文共同通讯作者,团队首席肖留斌研究员及Texas A&M University的Keyan Zhu-Salzman教授参与了相关工作。

2、昆虫蜕皮激素信号传导中相关受体基因是RNAi重要的靶标基因,明确这些相关受体基因在昆虫蜕皮中的功能,是实现RNAi应用的核心技术储备。我们发现蜕皮激素在调控绿盲蝽蜕皮过程中,通过诱导AMPK磷酸化后来传递20E转录信号,启动表达一系列20E-related基因表达,最终实现了绿盲蝽蜕皮的有效调控。相关研究结果以“Adenosine Monophosphate-activated Protein Kinase (AMPK) phosphorylation isrequired for 20-hydroxyecdysone regulates ecdysis in Apolygus lucorum”为题发表在《International Journal of Molecular Sciences》(中科院2区生物学TOP期刊)。谭永安博士为论文的第一及通讯作者,肖留斌研究员为共同第一作者。

3、围绕如何提高靶标dsRNA的稳定性,团队筛选创制获得了一个可显著提高靶标dsRNA稳定性的改性壳聚糖纳米材料。该材料能有效保护dsRNA免受外源核酸酶、pH和温度的降解,且在寄主表面可以稳定存在48 h以上,同时能被绿盲蝽中肠上皮细胞吸收并转运到血淋巴;改性壳聚糖/dsRNA复合体喂食绿盲蝽后,可有效抑制G蛋白偶联受体激酶基因的表达,显著提高死亡率,降低体重及延长发育时间,本研究还发现应用工程菌可稳定、高效表达靶标基因的dsRNA。研究结果以“An oral dsRNA delivery system based on chitosan induces Gprotein-coupled receptor kinase 2 gene silencing for Apolyguslucorum control”为题发表在《Pesticide Biochemistry and Physiology》上(中科院1区昆虫学TOP期刊)。联合培养博士研究生乔恒为论文第一作者,谭永安博士及南京林业大学郝德君教授为论文共同通讯作者,肖留斌研究员、南京晓庄学院王小锋教授及Keyan Zhu-Salzman教授参与了相关工作。

4、绿盲蝽表皮相关蛋白是RNAi的重要潜在靶标基因,团队克隆了一种绿盲蝽表皮结合AlCP17基因cDNA全长序列,AlCP17具有昆虫表皮蛋白的典型特征,AlCP17在绿盲蝽体内的表达具有发育阶段特异性和组织特异性,这些结果为今后研究这一蛋白在绿盲蝽表皮发育过程中的生理功能及挖掘绿盲蝽RNAi潜在的候选基因奠定了基础。相关研究结果以“绿盲蝽表皮蛋白基因AlCP17的克隆、多克隆抗体制备及表达谱分析”为题发表在《昆虫学报》上(中文权威期刊)。谭永安博士为论文第一作者,肖留斌研究员及戈林泉教授为论文共同通讯作者。

以上研究工作得到了国家重点研发计划(2022YFD170050502)、江苏省重点研发计划(BE2021303)及省农业科技自主创新资金[CX(21)3088, CX(22)2038]等项目的资助。

论文链接:1、https://doi.org/10.1111/1744-7917.13211

2、https://doi.org/10.3390/ijms24108587

3、https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2023.105481

4、http://www.insect.org.cn/CN/10.16380/j.kcxb.2023.01.005


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