综述:RNA干扰(RNAi)在害虫防治中的应用:机制、策略、挑战与未来展望

【字体: 时间:2025年08月21日 来源:Biologia Futura 1.5

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  这篇综述系统阐述了RNA干扰(RNAi)技术在害虫防治中的前沿进展,重点解析了双链RNA(dsRNA)靶向递送策略(如转基因植物、纳米颗粒)、物种特异性基因沉默机制,以及应对脱靶效应和抗性发展的优化方案,为农业可持续发展提供了分子水平的新型解决方案。

  

RNAi作用机制

RNA干扰(RNAi)通过外源导入的双链RNA(dsRNA)激活细胞内Dicer酶切割机制,生成21-23nt的小干扰RNA(siRNA),进而引导RNA诱导沉默复合体(RISC)特异性降解靶标mRNA。在害虫防治中,设计针对昆虫必需基因(如V-ATPase亚基或细胞骨架蛋白基因)的dsRNA,可导致幼虫发育停滞或死亡率显著升高。

递送技术突破

目前主要递送方式包括:1)叶面喷洒dsRNA纳米复合物(如阳离子聚合物包裹),2)转基因植物持续表达靶向dsRNA(如玉米表达western corn rootworm的Snf7基因片段),3)病毒载体介导的系统性递送。研究显示,纳米材料如层状双氢氧化物(LDH)可将dsRNA保护效率提升80%,显著延长田间持效期。

核心挑战

物种差异性表现为鳞翅目昆虫中肠pH值影响dsRNA吸收效率,部分鞘翅目则存在系统性RNAi响应优势。脱靶风险需通过生物信息学筛选19-21核苷酸特异性片段控制,而抗性管理策略包括多基因靶向和轮换用药模式。

未来方向

前沿研究聚焦:1)基于昆虫中肠转运蛋白(如SID-1同源物)的递送增强剂开发,2)高通量筛选致死基因组合(如RNAi+BT毒素协同靶点),3)气候智能型dsRNA制剂设计。最新田间试验表明,dsRNA与化学农药减量30%联用可实现同等防治效果。

应用前景

该技术已在美国科罗拉多马铃薯甲虫防治中取得商业化突破,中国研发的dsRNA-纳米缓释喷雾剂防治稻飞虱的持效期达15天。全球监管框架正在完善,2024年欧盟批准首例RNAi基改马铃薯标志着政策破冰。

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