壳聚糖增强dsRNA稳定性：靶向PSMB5的RNA干扰技术为马铃薯甲虫防治提供新型生物农药解决方案

为解决马铃薯甲虫(CPB)对传统杀虫剂产生抗性及化学农药环境风险问题，Mohammad Vatanparast团队开发了壳聚糖(Chitosan)纳米颗粒负载的dsRNA农药。研究通过靶向蛋白酶体β5亚基(PSMB5)基因，实现80%转录本抑制，壳聚糖配方显著提升dsRNA在紫外线、高温及中肠核酸酶环境下的稳定性。该成果为RNAi生物农药的田间应用提供关键技术支撑，发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》。

　　

马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)作为全球最具破坏力的茄科作物害虫，已对50余种化学杀虫剂产生抗性，每年造成数十亿美元经济损失。这种橙黑相间的甲虫不仅食量惊人——幼虫阶段就能摧毁整株马铃薯叶片，更拥有长达7个月的土壤滞育期，使得传统防治手段收效甚微。随着欧盟"绿色新政"要求2030年前农药使用量减半，开发新型靶向农药迫在眉睫。

来自德国尤利乌斯·库恩研究所(Julius Kühn Institute, JKI)联邦栽培植物研究中心的科学家们将目光投向RNA干扰(RNAi)技术。这种通过双链RNA(dsRNA)特异性沉默靶基因的分子武器，在理论上能精准杀灭害虫而不影响其他生物。然而裸露的dsRNA在田间易被紫外线降解，更会被昆虫中肠的dsRNase酶快速分解，这成为制约RNAi农药应用的最大瓶颈。

研究团队创新性地采用甲壳动物提取的壳聚糖(Chitosan)作为dsRNA载体，靶向调控蛋白酶体功能的核心基因PSMB5。蛋白酶体作为细胞内的"蛋白质粉碎机"，其β5亚基(PSMB5)的缺失会导致错误蛋白堆积，最终引发细胞死亡。通过生物信息学分析，研究人员确认CPB-PSMB5基因在脂肪体高表达，且其三维结构中的β亚基互作域和活性位点可作为理想靶点。

研究采用多种关键技术：通过叶碟浸渍法进行dsRNA递送实验；利用透射电镜(TEM)观察壳聚糖/dsRNA纳米颗粒形貌；采用qPCR技术定量基因沉默效率；通过体外降解实验评估dsRNA在血淋巴和中肠液中的稳定性；建立浓度梯度生物测定计算LC₅₀值；并开发图像分析算法量化叶片取食面积。

分子特征分析显示，设计的478bp dsPSMB5片段覆盖了商业产品Ledprona?缺失的18bp关键区域。表达谱研究发现PSMB5在四龄幼虫期表达量达到峰值，脂肪组织中的表达水平是其他组织的3倍。当用3×10^-4 g/L浓度处理时，120小时内实现80%的基因沉默，显著优于对照dsGFP组。

壳聚糖配方展现出卓越的保护性能：在5:1的质量比下，dsRNA被完全包裹形成100-200nm的球形纳米颗粒。这些颗粒能抵抗75°C高温持续6小时，在自然阳光下保持35天不降解。更关键的是，当中肠液接触纳米颗粒时，dsRNA会缓慢释放——处理24小时后仍有60%完整性，而裸露dsRNA在6小时内完全降解。

生物测定结果呈现有趣的双重效应：虽然裸露dsPSMB5的LC₅₀值(0.64×10^-4 g/L)优于壳聚糖配方(28.9×10^-4 g/L)，但后者带来更持久的亚致死效应。处理组幼虫体重下降40%，叶片取食面积减少65%，且这种抑制效果可持续10天以上。温室试验证实，按9.4g/公顷的田间推荐浓度喷洒，能有效阻止幼虫取食而不引起急性死亡。

这项研究为RNAi农药的实用化提供了关键技术突破。壳聚糖配方不仅解决dsRNA环境稳定性难题，其缓释特性更带来"减量控害"的新思路——通过亚致死效应持续抑制害虫种群，而非追求快速杀灭。研究者特别指出，这种策略可降低对非靶标生物的影响，符合综合害虫治理(IPM)理念。随着GreenLight公司同类产品Ledprona?的商业化推进，该研究为下一代生物农药开发提供了重要技术参考。

值得注意的是，壳聚糖作为天然多糖材料，其低成本、可降解的特性大幅提升了技术经济性。研究团队建议未来探索dsRNA与其他生物制剂(如Bt毒素)的协同效应，并开展大规模田间试验评估生态风险。这项发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》的成果，标志着RNAi农药从实验室走向田间应用的关键一步。