纳米颗粒介导的双链RNA口服递送技术在两种直翅目害虫（沙漠蝗与迁徙蚱蜢）RNA干扰防治中的评估

本研究针对直翅目害虫（沙漠蝗Schistocerca gregaria和迁徙蚱蜢Melanoplus sanguinipes）化学防治引发的生态风险，探索了纳米颗粒（PLGA/PLA-PEG）封装dsRNA的口服递送策略。结果表明，尽管纳米颗粒可增强dsRNA在肠道稳定性并穿透血淋巴，但未实现有效基因沉默，揭示了直翅目RNAi应用中需突破的递送屏障，为农业害虫绿色防控提供新思路。

　　

在全球农业领域，直翅目害虫如沙漠蝗（Schistocerca gregaria）和迁徙蚱蜢（Melanoplus sanguinipes）的肆虐已成为粮食安全的重大威胁。2019-2020年沙漠蝗灾席卷非洲30国，而北美迁徙蚱蜢每年造成牧场数十亿美元损失。传统化学农药虽能短期控害，却伴随生态毒性、抗药性及非靶标杀伤等问题。面对这一困境，RNA干扰（RNAi）技术因其基因特异性被视为潜在解决方案，但直翅目昆虫中口服dsRNA的低效性——源于肠道dsRNase的降解和吸收障碍——成为技术瓶颈。

为突破这一限制，美国农业部相关团队联合高校研究人员在《Journal of Insect Physiology》发表研究，系统评估了两种纳米颗粒（聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA和聚L-精氨酸-聚乙二醇PLA-PEG）作为dsRNA载体的可行性。研究首先通过注射实验证实两种害虫对dsRNA的敏感性，但口服递送完全无效。进一步采用纳米颗粒封装策略发现：PLGA颗粒可穿透肠道进入血淋巴，PLA-PEG复合物能在中肠液保持稳定并富集于脂肪体，但两者均未能触发目标基因沉默。这一结果揭示了直翅目RNAi应用中除递送稳定性外，还存在细胞内吞或溶酶体逃逸等深层障碍。

关键技术方法
研究团队首先对缺失基因组数据的迁徙蚱蜢进行转录组测序（Trinity组装），筛选靶基因；通过体外合成dsRNA结合显微注射/口服喂养评估RNAi效率；采用乳化-溶剂挥发法制备PLGA纳米颗粒，静电吸附构建PLA-PEG-dsRNA复合物；利用荧光标记追踪纳米颗粒在消化系统和血淋巴的分布；定量PCR检测基因沉默效果。

研究结果

1. 转录组测序与靶标验证
   首次完成迁徙蚱蜢转录组组装（N50=747），通过BUSCO评估显示完整性达86.3%，为靶基因筛选提供基础。

2. dsRNA递送效率差异
   注射dsRNA在两种害虫中均诱导显著基因沉默（p<0.05），但口服组无效果，证实肠道是RNAi主要屏障。

3. 纳米颗粒特性分析
   PLGA颗粒（粒径~200 nm）可穿透中肠上皮进入血淋巴；PLA-PEG复合物在中肠液中24小时内保持稳定，且通过静电作用增强细胞吸附。

4. 体内递送与功能验证
   尽管纳米颗粒成功递送dsRNA至脂肪体等靶组织（荧光显微镜观察），但qPCR显示目标基因表达未显著下调，提示细胞内运输机制存在缺陷。

结论与意义
该研究首次系统评估了纳米颗粒在直翅目害虫口服RNAi中的应用潜力，证明PLGA/PLA-PEG可部分解决dsRNA稳定性和跨膜转运问题，但未能克服最终基因沉默障碍。这一发现为后续研究指明方向：需联合dsRNase²
基因沉默或优化内体逃逸设计。从农业实践角度看，研究揭示了直翅目RNAi农药开发的特殊挑战，也为其他咀嚼式口器害虫的dsRNA递送策略提供重要参考。论文通过跨学科方法（材料学+昆虫分子生物学）为绿色农药研发树立了技术范式，尽管现阶段未达预期效果，其失败经验对领域发展具有同等启示价值。