RNAi技术控制害虫的机制与应用摘要RNAi能够抑制基因特异序列的表达，为昆虫学研宄提供了新方法，尤其是可以分析基因的功能，控制害虫种群以及减少疾病病原体的感染。不同种群、RNAi摄入方式、靶标基因都会影响RNAi的效率，是转录本抑制程度存在差异的原因所在。对于不能稳定转基因的物种，如昆虫，利用dsRNA介导的RNAi技术便成为快速分析基因功能的重要手段。介绍了RNAi技术的作用机制，并从控制害虫和保护益虫方面总结了RNAi技术的应用。关键词RNAi；害虫控制；dsRNA;机制；应用中图分类号S433；Q789文献标识码A文章编号1007-5739(2017)07-0144-02RNA干扰已经彻底改变了昆虫学的研宄范围，使研宄者能够通过抑制目的基因的表达，将改变的表型和基因功能联系起来。对于基础研宄而言，RNAi(又称基因沉默)为所有的昆虫基因组学研宄提供了一条路径，同时对应用昆虫学也有巨大的潜在作用。例如，RNAi能够通过抑制关键基因提尚死亡率控制害虫。此外，利用无害的病毒序列启动抗病毒RNAi反应，能够有效防止益虫(如蜜蜂和家蚕)感染高致病性病毒。1RNAi的机制RNAi是利用非编码小RNA分子切割靶标mRNA抑制基因表达。主要分为以下3个阶段。1.1起始阶段核糖核酸酶III型家族的核酸酶Dicer，以ATP依赖的方式逐步切割加工导入生物体的外源或内源性转录生成的dsRNA，生成21〜23nt的siRNA(smallinterferingRNA),其与紀标mRNA具有高度特异性，为成功降解提供保证。1.2效应阶段siRNA双链结合其他蛋白复合物形成RNA诱导沉默复合物(RNA-inducedsilencingcomplexRISC)，双链siRNA解链，RISC介导单链反义siRNA通过碱基配对原则从siRNA引导链中心所对应的靶基因位置切割靶mRNA，进一步降解mRNA，同时还可以引发宿主细胞的一系列反应。1.3放大效应阶段siRNA在引导RISC切割靶RNA的同时，也在RNA聚合酶(RdRP)的作用下以mRNA为模板合成新的dsRNAo紧接着进入第一步循环过程，生成大量次级siRNA,经过逐级放大效应，使mRNA彻底降解。2RNAi技术的应用利用RNAi技术控制害虫和保护驯化益虫（例如蜜蜂）已经得到广泛应用。一般情况下，RNAi序列适用于任何形式，从单个基因型到家系，甚至昆虫所属的目；因为目标序列可以随意操控。2.1利用RNAi控制害虫利用RNAi控制害虫最早是应用于玉米根虫和棉铃虫。研究者喂养玉米根虫含有290条dsRNAs的人工饲料，发现14个基因会使成虫的生理活动下降，并且对液泡ATP酶亚基A基因（V-ATPase）进行了详细的分析。人工饲料中只含有低浓度V-ATPase的dsRNAs经玉米根虫取食后，相应的mRNA受到抑制。更重要的是，研宄者将玉米根虫喂养在表达V-ATPasedsRNAs的转基因玉米上后，发现根虫的V-ATPase基因表达量下降，玉米根部受损程度降低［1］。研究者发现棉铃虫有1个靶标基因细胞色素P450（CYP6AE1）,该基因在幼虫中肠中表达，对棉花的二级次生代谢产物棉子酚具有解毒功能［2］。当将棉铃虫喂养在表达CYP6AE14dsR-NA的转基因拟南芥和烟草上时，该基因在虫体中肠里的表达量下降，幼虫生长发育减速［3］。同时在玉米根虫和棉铃虫上也都有了新发现［4］。其中Snf7基因主要参与膜受体的运输，在玉米根虫中的效果非常显著。同时在棉花中表达半胱氨酸蛋白酶，棉铃虫取食后，虫体围食膜功能减弱，变得更容易吸收dsRNA。更重要的是，棉花同时表达dsCYP6AE14和半胱氨酸蛋白酶比单一表达其中一个基因的抗性强［5］。上述研究阐明利用RNAi控制害虫有2个关键因素:①用于RNAi靶标基因序列的选择；②传递dsRNA的方式。其中靶标基因必须是昆虫的关键基因，同时在昆虫的整个生活史中要持续表达。随着技术从理论证明到应用的转变，严苛设计靶标序列是必须的。先决条件就是从dsRNA中获得的21〜25bpsiRNAs必须与序列保证完全的一致性，同时与昆虫的mRNA具有同源性，与非靶标物种的所有siRNAs和编码蛋白基因具有序列差异性。在网上将候选dsRNA同时与靶标物种的目的基因及所有公共基因组中预测的编码蛋白的基因进行比对，杜绝不能与靶标序列完全匹配以及与非靶标物种序列匹配的siRNAs。RNAi成功的第2个关键就是在有效剂量下传递放大RNAi信号。目前dsRNA合成方法已有重大突破，一次能够合成1kg左右，合成成本的持续下降将...