综述：表达双链RNA的抗虫作物的开发与前景

这篇综述系统阐述了基于RNA干扰（RNAi）技术的抗虫作物研究进展，重点探讨了双链RNA（dsRNA）通过宿主诱导基因沉默（HIGS）机制靶向害虫必需基因的应用潜力。文章梳理了水稻、玉米等12种作物的转基因案例，分析了RNAi效率的关键因素（如dsRNase活性、递送方式），并讨论了脱靶效应和生物安全性问题，为农业害虫防控提供了可持续解决方案。

　　

RNA干扰技术：农业害虫防控的新纪元

Abstract
RNA干扰（RNAi）由双链RNA（dsRNA）触发，以其高度特异性和高效性成为农业害虫防治的新兴策略。植物介导的RNAi技术——宿主诱导基因沉默（HIGS），通过靶向害虫必需基因实现精准防控。本文综述了表达dsRNA的抗虫作物最新进展，并展望其在农业中的应用前景。

Introduction
人类与害虫的战争持续数千年，化学杀虫剂虽一度主导防控，却引发健康风险、环境污染及抗药性等问题。转基因抗虫（IR）作物如表达Bt
蛋白的棉花虽取得成效，但对半翅目害虫效果有限且面临抗性挑战。dsRNA技术的出现为害虫管理提供了新思路，昆虫基因组中25%-35%的必需基因可作为潜在靶点。

RNAi mediated crops
dsRNA被害虫摄入后，经Dicer酶加工为siRNA，与Argonaute蛋白形成RISC复合体，降解靶标mRNA导致害虫死亡。表1列举了12种作物的转基因案例：

• 水稻：靶向Kr-h1
  、FAR
  等基因，对二化螟致死率达90%
• 玉米：首个商业化dsRNA作物MON87411靶向DvSnf7
  ，对玉米根萤叶甲控制效果达96.49%
• 马铃薯：叶绿体转化（PT）表达β-actin
  dsRNA，对科罗拉多马铃薯甲虫（CPB）实现100%致死

HIGS机制与作物案例

• 水稻：过表达miR-1579抑制Kr-h1
  基因，使二化螟幼虫死亡率提升66.7%
• 小麦：靶向CHS1
  和Gqα
  基因，显著降低麦蚜繁殖力
• 番茄：PT技术表达β-Actin
  dsRNA，对蜘蛛螨的防效比核转化（NT）提高40%

RNAi效率的关键因素

• 递送系统：PT技术使dsRNA积累量达叶片总RNA的0.7%，较NT提高3个数量级
• 肠道环境：鳞翅目昆虫肠道dsRNase活性高（如二化螟），而鞘翅目（如CPB）敏感性更强
• 剂量效应：dsRNA剂量与死亡率正相关，强启动子可提升植物内表达量

脱靶管理与生物安全
当dsRNA与非靶基因匹配度>80%或连续匹配16bp时可能引发脱靶。通过靶向物种特异基因可变区可降低风险。EPA和EFSA评估显示，dsRNA在环境中易降解，对哺乳动物无显著风险，MON87411等产品已获多国批准。

挑战与展望
尽管RNAi作物具有靶标广、成本低等优势，仍面临三大挑战：

1. 防效不稳定，难以达到化学农药水平
2. 害虫抗性（如WCR对DvSnf7
   产生抗性）
3. 同源基因可能导致非靶标效应

未来需优化叶绿体转化技术、开发组织特异性表达系统，并结合生物信息学精准设计dsRNA片段。随着首款喷雾型dsRNA产品Ledporna的面世，RNAi技术正开启农业害虫防控的新篇章。

Author contributions
Weihua Ma构思课题，Wei Zhang撰写文稿，Shihui Li和Zaihui Zhou参与修订，全体作者审定终稿。