携带针对Spodoptera exigua特异性的双链RNA基因的Autographa californica多核多面体病毒，其杀虫活性得到增强

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Improved insecticidal activity of Autographa californica multiple nucleapolyhedrovirus harbouring dsRNA genes specific to Spodoptera exigua

本研究通过向甜菜夜蛾幼虫体内注射靶向β-1整合素、乙酰胆碱酯酶1和Apolipophorin III的外源dsRNA，显著增强了AcMNPV的杀虫活性。将dsRNA基因整合至AcMNPV基因组中，单独或联合表达后，重组病毒展现出更高的致死率，特别是联合表达效果更佳。该成果为开发环保型生物农药提供了新策略。

　　

王明辉|崔在英|朴东焕|刘思怡|张海珍|崔延镐

韩国首尔国立大学农业与生命科学学院农业生物技术系，首尔08826

摘要

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）是一种全球分布的农业害虫，以其对传统化学杀虫剂的高度抗性而闻名。尽管其致病性较低限制了杀虫剂的使用，但杆状病毒可能是控制S. exigua的有效替代方案。最近，RNA干扰（RNAi）作为一种通过沉默关键基因来诱导昆虫死亡并减少虫群数量的策略而受到关注。在本研究中，针对S. exigua的beta-1整合素（dsITGB1）、AChE1（dsAChE1）和Apolipophorin III（dsApoLp-III）的外源双链RNA（dsRNA）通过血腔注射后，显著增强了Autographa californica多核衣壳病毒（AcMNPV）对S. exigua幼虫的杀虫活性。为了进一步提高AcMNPV的效果，这些dsRNA基因被单独或组合引入其基因组中。结果表明，这些重组AcMNPV表现出更高的致死率，证实了引入dsRNA基因可以增强其杀虫活性。尤其是当这些基因组合使用时，效果更为明显。这些结果表明，dsRNA基因有助于提高AcMNPV的杀虫活性，从而实现环保且有效的S. exigua控制。

引言

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）是一种全球广泛分布的多食性害虫，每年造成数百万美元的经济损失（Simon等人，2021年；Wang等人，2025a年）。虽然化学杀虫剂一直被认为是控制S. exigua传播的主要手段（Hafeez等人，2021年；Saeed等人，2019年），但过度使用化学农药导致了S. exigua在农田中的抗性不断增加。此外，这些杀虫剂的过度使用还引发了食品安全和土地污染的问题（Brewer和Trumble，1989年）。还有研究表明，化学农药会对非目标生物（包括植物、动物和微生物）产生负面影响，损害其生长、繁殖、行为及其他生理指标，无论是在陆地还是水生生态系统中（Wan等人，2025a年；Wan等人，2025b年）。因此，迫切需要一种既有效又环保的替代方法，如核多角体病毒（Wang等人，2024年；Wang等人，2025a年）和生物农药（Xu等人，2025年），同时还需确保经济可持续性并降低食品安全和土地污染的风险。

属于杆状病毒科（Baculoviridae）的杆状病毒是针对昆虫的病原体，在自然界中在调节昆虫种群方面发挥了关键作用（Caballero等人，1992年；Podgwaite，1981年）。利用杆状病毒作为杀虫剂的优势在于其宿主特异性和可靠的杀虫效果。这些病毒不会感染脊椎动物，且其多面体包涵体具有耐受恶劣环境条件的能力（Haase等人，2015年；Ji等人，2010年）。然而，杆状病毒的致病性较慢，从开始起效可能需要几天甚至十几天时间，期间作物可能已经受到严重损害（Ali等人，2015年；Moscardi，1999年）。为了增强其杀虫活性，人们已将外源基因引入杆状病毒基因组（Ali等人，2015年；Harrison和Bonning，2000年；Wang等人，2013年）。此外，已有研究表明S. exigua对杆状病毒的敏感性取决于宿主植物，因为不同宿主植物的先天免疫反应存在差异。这种先天免疫反应由黑色素化酶（如酚氧化酶、多巴脱羧酶和酪氨酸羟化酶）介导，其活性和表达水平受宿主植物和病毒剂量的影响（Wang等人，2020年）。

自RNA干扰（RNAi）被发现以来，它就被用于分析基因功能（Guo和Kemphues，1995年；Miki和Shimamoto，2004年；Pekarik等人，2003年；Small，2007年），并在新型杀虫剂的开发中展现出巨大潜力。当外源双链RNA（dsRNA）被引入昆虫细胞后，特定基因的信使RNA（mRNA）会被降解，从而导致这些基因沉默。这一过程最终会导致害虫死亡（Christiaens等人，2018年；Li等人，2013年；Palli，2014年；Tian等人，2009年；Zhu等人，2011年）。例如，多项研究表明，有效的基因沉默可以诱导幼虫死亡并提高昆虫病原微生物的杀虫效果。口服给予表达SeCHSA的Escherichia coli产生的dsRNA可显著导致第四龄幼虫死亡（Tian等人，2009年）。同样，用针对整合素β1亚单位（SeINT）的dsRNA处理的幼虫对Bacillus thuringiensis产生的Cry毒素的敏感性显著增强（Kim等人，2015年）。

本研究假设dsRNA可以通过增加杀虫效率和缩短致死时间来增强杆状病毒的杀虫活性，同时不损害宿主特异性。为了提高Autographa californica多核衣壳病毒（AcMNPV）对S. exigua幼虫的杀虫效果，我们通过in vivo生物测定筛选了dsRNA的目标基因。选定的dsRNA序列被整合到AcMNPV基因组中，生成了表达这些dsRNA的重组杆状病毒。这些表达dsRNA的重组杆状病毒作为替代生物杀虫剂的潜力得到了广泛评估，证明了它们作为一种创新的害虫控制策略的潜力，有助于减少对化学杀虫剂的依赖。

部分内容摘录

昆虫、昆虫细胞系和杆状病毒

S. exigua和Spodoptera frugiperda的实验室菌株在25°C条件下培养，光照周期为16小时光照、8小时黑暗（Goh等人，1990年），并以人工饲料为食（Goh等人，1990年）。S. frugiperda细胞系Sf9在含有10%热灭活（56℃，30分钟）胎牛血清（WelGene，韩国）的TC-100培养基中培养，每3-4天传代一次。本研究中使用的野生型AcMNPV和重组AcMNPV是在Sf9细胞中感染的

dsRNA与AcMNPV的协同效应

评估了dsRNA、AcMNPV及其组合对S. exigua幼虫的杀虫效果（图1）。单独使用时，dsITGB1和dsApoLp-III分别诱导了中等程度的幼虫死亡（约48%和50%），而dsAChE1的活性较低（约26%）。单独使用AcMNPV可导致72%的死亡率。相比之下，dsRNA与AcMNPV联合使用显著增强了杀虫效果

讨论

为了减轻传统化学农药对生态环境和人类健康的负面影响，人们提出了多种替代的害虫管理策略，包括利用昆虫病原微生物或植物来源化合物制成的生物农药（Daraban等人，2023年；Zhou等人，2024年），以及部署天敌和基于信息素的诱捕方法，还有农艺干预措施，如作物多样化（间作等）

CRediT作者贡献声明

王明辉：撰写初稿、进行正式分析、数据管理。崔在英：撰写、编辑、验证、监督、调查、进行正式分析、概念构思。朴东焕：软件操作、数据管理。刘思怡：数据管理。张海珍：资源协调。崔延镐：监督、资金筹措。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。