植物寄主介導的RNAi技術,對于植物鞘翅目和鱗翅目害蟲的防治具有巨大的潛力。利用寄主植物表達靶基因dsRNA,高量表達的dsRNA能夠被植食性昆蟲攝入體內,然后誘發系統RNAi反應,進而成功干擾目標昆蟲靶基因的表達達到殺蟲目的。挖掘理想的RNAi靶標基因并將其應用于植物抗蟲育種是當前的關鍵問題。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所朱禎研究組通過大量RNAi靶標的篩選,最終確定控制昆蟲保幼激素代謝的關鍵基因為最佳靶標。與南京農業大學張天真實驗室合作培育了可表達阻斷棉鈴蟲激素合成dsRNA的轉基因棉花,該轉基因棉表現出很強的抗蟲性,尤其對于Bt耐受性棉鈴蟲系有很好防治效果。分子檢測結果表明,轉基因棉花成功表達了高量dsRNA,受試昆蟲體內靶基因表達明顯下調,保幼激素本身合成被顯著抑制。聚合上述RNAi和Bt的轉基因棉花抗蟲效果進一步增強。此外,分析多年抗蟲生測數據表明,RNAi抗蟲棉可明顯延緩棉鈴蟲抗性的產生。以昆蟲保幼激素RNAi抗蟲棉及RNAi + Bt的聚合棉可以克服棉鈴蟲對單一策略轉基因棉易產生耐受性的難題,同時為下一代抗蟲作物的研發奠定了基礎。
這一研究成果公布在《植物生物技術雜志》(Plant Biotechnology Journal,DOI:10.1111/pbi.12709)上,文章的通訊作者分別是遺傳發育所研究員朱禎,南京農業大學農學院教授張天真和亞利桑那大學昆蟲系教授Bruce E. Tabashnik,倪密、馬衛、王曉芳、高美靜等為共同第一作者。參與該研究工作的還有中科院大連化學物理研究所許國旺團隊、南京農業大學吳益東、楊怡華研究組。該研究工作得到了轉基因重大專項、“863”計劃等項目的資助。