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湖北大學首次應用質體轉基因技術介導RNAi 實現對多種葉螨的高效防控
責任編輯:左彬彬 來源:昆蟲小學生 日期:2022-11-08
 
葉螨又稱蛛螨或者紅蜘蛛,屬于蛛形綱蜱螨亞綱葉螨科的植食螨類。紅蜘蛛是世界范圍內非常重要的植食性葉螨,其宿主種類包括150多種種屬的1100種不同的植物物種。由于葉螨世代時間較短且生產力極強,他們很容易建立種群并擴大,對農業造成嚴重的損害。葉螨具有特殊的刺吸式口器,吸取植物的汁液直至植物葉片萎蔫呈灰白色,嚴重影響植物的生長發育,嚴重時葉片果實都會干枯脫落。并且,葉螨在生長過程中,會不斷吐絲結網,影響植物的光合作用。另外,由于其宿主種類非常多,當葉螨發生時,會迅速擴展到其他作物,導致嚴重的農業損失,因此找到綠色且高效的螨類害蟲防治策略是亟待解決的問題。


2022年11月3日,湖北大學生命科學學院、省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室張江教授團隊在著名植物科學期刊《New Phytologist》(IF=10.3)上發表最新研究成果″Transplastomic tomatoes expressing double-stranded RNA against a conserved gene are efficiently protected from multiple spider mites″。該研究首次應用質體轉基因技術表達靶標螨類害蟲保守基因的dsRNA,實現多種螨類害蟲的有效防控。


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圖1 文章首頁


作者首先通過分析植物葉綠體與其口針直徑大小,認為紅蜘蛛在取食過程中可以攝取完整的葉綠體,并通過RT-PCR驗證了伊氏葉螨(Tetranychus evansi)、截型葉螨(T. truncatus)和朱砂葉螨(T. cinnabarinus)在取食番茄過程中能質體的核酸組分。隨后選取了保守的肌動蛋白(β-Actin)基因作為靶標基因,驗證了三種葉螨體內靶標基因的相似度,并通過生物信息學分析統計了靶標片段在三種葉螨體內產生的完全匹配和匹配度≥95%的siRNA個數,證明選取的基因片段可以靶標多種螨類害蟲的β-Actin基因,誘導產生有效的RNAi反應。隨后分別通過質體轉化與核轉化得到了兩類轉基因番茄植株,經過抗蟲測試證明了獲得的質體轉化番茄可以顯著降低伊氏葉螨、截型葉螨和朱砂葉螨這三種葉螨的存活率和靶標基因的表達水平。除此之外,作者還對比了伊氏葉螨在質體轉基因番茄植株和核轉基因番茄植株上的存活率差異,靶標基因表達差異以及植物表型差異,確認了質體轉化番茄比核轉化番茄具有更強的抗害螨效果。


綜上所述,該研究首次證實了質體介導RNAi技術在防控非昆蟲類害蟲中的應用潛力,并發現了合理選擇保守靶標基因和序列,可以實現對多種同類害蟲的高效防控。


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圖2 葉螨取食質體轉化和核轉化植物的模式圖

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