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为解决翡翠灰螟（EAB）防治难题，研究人员开展了 RNAi 技术相关研究。他们发现根施 dsRNA 能被灰树幼苗吸收、运输并长期留存。这为防治 EAB 提供新途径，对林业害虫治理意义重大，值得科研读者一读。
在北美洲的森林里，一种名为翡翠灰螟（Emerald Ash Borer，EAB）的小虫子正在大肆破坏着灰树（Fraxinus spp.）。这种原产于东北亚的害虫，在 20 世纪 90 年代中期意外入侵北美，随后便如脱缰的野马般迅速扩散，如今已经蔓延到美国 36 个州和加拿大 5 个省份。
翡翠灰螟的破坏力惊人，它的雌虫会在灰树树皮上产卵，孵化出的幼虫会钻进树皮，以韧皮部为食，在树干里挖出蜿蜒的通道，破坏形成层组织。当虫口密度大时，幼虫的取食会环绕树干，阻断树木水分和养分的运输，导致树木迅速死亡。这不仅让无数灰树惨遭毒手，还严重破坏了生态系统，影响了生物多样性，给受灾地区的市政预算带来了沉重负担。
面对翡翠灰螟的肆虐，人们一直在努力寻找有效的防治方法。化学杀虫剂虽然能取得一定效果，但成本高昂，而且会对非目标生物和有益物种造成影响，在城市化区域之外使用并不实际。经典生物防治方法，比如引入亚洲的寄生蜂，虽然给人们带来了希望，但这些寄生蜂在入侵地区的效果不如在原生地区，建立稳定种群是个难题，对翡翠灰螟种群数量的控制效果也比较缓慢。
在这样的困境下，RNA 干扰（RNA interference，RNAi）技术走进了人们的视野。RNAi 是一种由双链 RNA（dsRNA）引发的序列特异性基因沉默机制，就像是细胞里的 “基因剪刀”，能够精准地剪断特定基因的表达。利用 RNAi 技术沉默昆虫的关键基因，从而达到防治害虫的目的，这为害虫治理带来了新的曙光。而且，RNAi 技术具有高度特异性，不会像传统广谱杀虫剂那样 “误伤” 其他生物，对环境更加友好。
已经有研究证明，RNAi 技术在沉默 EAB 基因、导致其死亡方面确实有效，也有研究探索了通过叶面喷雾将 dsRNA 传递给 EAB 的可行性。然而，要将 RNAi 技术真正应用到实际中，还面临着一个关键问题 —— 如何将 dsRNA 有效地传递给目标害虫。叶面喷雾这种方法有一定的局限性，所以寻找其他更实用的传递方式迫在眉睫。
为了解决这个问题，相关研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Systemic movement and long - term persistence of exogenous double - stranded RNA applied to ash seedlings through roots” 的论文。他们通过研究发现，将外源 dsRNA 通过根部施加到灰树幼苗上，dsRNA 能够被植物吸收，并在植物组织中进行系统性运输，而且可以长期存在。这一发现表明，根部施用 dsRNA 是一种可行的传递方法，为利用 RNAi 技术保护灰树免受 EAB 侵害提供了重要的理论支持和实践依据。
在这项研究中，研究人员主要用到了以下几个关键技术方法：首先是反转录聚合酶链反应（Reverse transcription - polymerase chain reaction，RT - PCR），这是一种能够检测特定 RNA 存在与否的技术。研究人员用它来检测不同组织和时间点的灰树幼苗中是否存在外源 dsRNA。其次是 Sanger 测序技术，通过对 PCR 样本进行测序，来确认植物材料中是否真的存在外源 dsRNA，以及这些 dsRNA 与目标序列的相似度。
下面我们来详细看看研究结果：
- 幼苗测量：研究人员选用的实验幼苗平均长度为 92.28 ± 2.14 cm，平均根颈直径（RCD）为 0.95 cm ± 0.02。在实验过程中他们发现，幼苗长度在不同时间间隔存在差异，比如在第 21 天采样的幼苗比其他时间的要短一些；而幼苗的 RCD 在不同重复之间有差异，第 3 组重复的幼苗 RCD 更高，但在不同时间间隔内没有明显变化。
- 外源 dsRNA 的回收：研究人员利用 RT - PCR 技术，通过检测对应于 EAB 目标序列（302 bp）的扩增子，来验证 dsRNA 是否存在。结果发现，水培处理后，98.3% 的样本都检测到了外源 dsRNA 的存在，而且不同时间点的检测结果没有显著差异。在不同组织类型中，虽然木本茎组织在第 3 天后 dsRNA 回收概率略有增加，软茎组织在第 30 天回收概率略有降低，但总体来说，两种组织类型的 dsRNA 回收率都达到了 95.5%，并且统计分析表明 dsRNA 回收与组织类型没有明显关联。此外，通过逻辑回归模型分析发现，dsRNA 回收与时间、RCD、幼苗高度、组织类型和重复等多个因素都没有明显关联。
- Sanger 测序：对部分样本进行 Sanger 测序后，得到了 283 bp 的一致序列。将这个序列与 EAB 的 hsp 注释基因序列进行比对，发现相似度约为 94%，有 18 个缺口（6%）。这进一步证实了回收的物质确实是针对 EAB 的 dsRNA。
从研究结论和讨论部分来看，RNAi 诱导的基因沉默技术作为一种下一代害虫管理方法，具有很大的潜力。在这项研究中，研究人员成功证明了外源 dsRNA 可以通过根部被灰树幼苗吸收，然后在植物体内进行系统性运输，并能长期存在，这为根施 dsRNA 作为一种潜在的保护树木免受 EAB 侵害的传递方法提供了概念验证。
之前也有研究从不同角度证明了 dsRNA 在木本植物中的吸收、运输和持久性，比如通过土壤 / 根灌在葡萄藤和柑橘中，通过树干注射和叶柄吸收在苹果中，通过根浸在白橡树和火炬松幼苗中，以及通过叶面喷施在灰树幼苗中。这些研究结果共同表明，dsRNA 在木本植物中具有系统性传播和长期存在的特性，为利用 RNAi 技术防治树木害虫提供了有力支持。
不过，研究也发现茎组织中 dsRNA 的回收总体略低，研究人员推测这可能是由于方法学限制或随机的 dsRNA 降解，而不是植物自身的处理机制。因为如果是茎组织特异性的降解，那么 dsRNA 就无法运输到远端的叶片组织，但实际研究中叶片样本中 100% 都检测到了 dsRNA。
此外，植物维管系统，特别是木质部，是一个无 RNase（核糖核酸酶，能够降解 RNA 的酶）的环境，这意味着进入这个组织的 dsRNA 可以保持完整，长时间供害虫取食。而且，外源 dsRNA 在处理后 3 天就能在植物组织中被检测到，这种快速传播表明 dsRNA 可以通过植物维管系统迅速到达植物的各个部位，有可能为整株植物提供对目标害虫的保护。
虽然这项研究取得了重要进展，但要将 RNAi 技术真正应用到实际的 EAB 防治中，还有一些问题需要进一步研究。比如，需要进一步探究土壤浇灌 dsRNA 后的环境命运和稳定性，以及植物 RNAi 机制对 dsRNA 的潜在降解作用。
总的来说，这项研究为 RNAi 技术在防治翡翠灰螟方面提供了重要的理论依据和实践指导，让人们看到了利用 RNAi 技术保护树木的希望。随着 RNAi 技术在大规模生产和稳定性方面的不断进步，基于 RNAi 的非转基因产品有望很快进入全球市场，为害虫防治带来新的变革。
