
该研究通过细胞核转化和叶绿体(质体)转化的方法分别在马铃薯细胞核和质体中表达了靶向茄二十八星瓢虫的dsRNA,并测试了相关转基因植物的抗虫性。
该研究首先通过体外合成dsRNA喂食的方式,比较了靶向茄二十八星瓢虫三种不同基因的dsRNA(dsSNAP、dsSRP54和dsACT)的杀虫效果,发现在抗虫效果方面dsACT≈dsSRP54>dsSNAP。
接着,作者通过细胞核转化和质体转化分别在马铃薯细胞核和质体中分别表达了靶向ACT的dsRNA,获得了细胞核和质体两类转基因马铃薯。分子检测结果显示,质体转基因马铃薯叶片中dsRNA的积累量远高于细胞核转基因植物的含量至少3个数量级(1000倍),这可能是因质体基因拷贝数高且其中缺乏RNAi途径从而维持了dsRNA的完整性。
通过喂食实验发现,虽然细胞核转基因的马铃薯仅导致茄二十八星瓢虫幼虫体重显著降低且对害虫没有致死效果,质体转基因马铃薯可以在6天内100%杀死全部害虫。综上所述,该研究证明了质体介导RNAi在防控鞘翅目瓢虫科害虫的巨大潜力和应用价值。

图1 质体转化与核转化马铃薯的抗虫性测试
张江课题组近年来在质体介导RNAi抗虫机制与技术等方面取得了一系列重要进展,建立了多种植物的质体转基因平台;创建了质体介导RNAi抗虫的新策略,并系统研究了其在不同种类害虫中的适用性;揭示了影响害虫RNAi反应的关键因素;证明了植物介导RNAi抗棉铃虫有效分子siRNA;解析了昆虫肠道菌协同RNAi致死害虫的机制。
结合该小组之前利用质体介导RNAi在防控西花蓟马(Wu et al., 2022)、桃蚜(Dong et al., 2022)、红蜘蛛(Wu et al., 2022)、棉铃虫(Fu et al., 2022)等中报道,这篇论文进一步拓展了质体介导RNAi技术的应用范围。博士研究生许文博、硕士研究生张淼和黎烊村为论文共同第一作者,张江教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和湖北省自然科学基金创新群体等项目资助。
来源: JIPB