基于RNAi技术的亚洲玉米螟特异致死基因研究

亚洲玉米螟是玉米、高粱、向日葵等作物上的重要害虫，目前主要依赖于化学农药进行防治，由于化学农药存在食品安全和环境污染问题，需要我们不断探索新的、高效低毒的防治策略。RNAi是一种新型的害虫防治技术，可以针对目标害虫，进行种类特异性防治，对天敌及其他种类昆虫影响较小，有望实现环境友好的害虫防治目标。.本项目组利用转录组和数字表达谱技术，已经筛选到10个亚洲玉米螟幼虫期特异表达的基因片段，初步实验结果表明，一定浓度的双链RNA处理，可以实现相应基因的沉默并产生致死表型。本研究将以这10个基因为基础，获得3-5个对亚洲玉米螟具有高效致死作用的全长基因序列，寻找针对亚洲玉米螟特异，对其它昆虫影响较小的靶点序列，并阐述这些基因的功能和作用机理，探索仅对目标害虫有效的、基于RNAi技术的害虫防治新策略。

RNA干扰就是利用dsRNA进行“基因沉默”或降低基因的表达量，影响蛋白质翻译及基因功能的发挥。利用该技术进行昆虫基因功能研究时发现，昆虫生长发育过程中关键基因的沉默可以导致其发育延迟或死亡，而且双链RNA在环境中比较容易降解，不存在残留和污染问题，被昆虫学家用来开发新一代无公害农药。然而，作为一种新型的害虫防治策略，RNA杀虫技术尚有很多问题需要解决，例如有效靶标基因的筛选，杀虫剂的应用技术及生物安全性等。在前期的研究中，本项目组利用转录组和数字表达谱技术，筛选到10个亚洲玉米螟幼虫期特异表达的基因片段。初步结果表明，dsRNA处理可以实现相应基因的沉默并导致害虫死亡。本项目取得了以下四个方面的进展：. 1. 害虫靶标基因的筛选：以棉铃虫和烟青虫两个姐妹物种为研究对象，通过比较表达谱分析，分别得到1137和1138个消化解毒相关基因的转录本，其中仅有少数转录本在两个物种间表现出显著差异，为物种专一性靶标基因的筛选提供了重要资源。此外，为了方便进行基因功能的研究，又从模式昆虫家蚕中筛选出一些杀虫靶标蛋白。我们利用蛋白组和质谱分析手段，对雌雄家蚕的触角差异蛋白进行了比较分析。共检测到364种蛋白，其中77个雌蚕特异的蛋白，143个雄蚕特异的蛋白，另外还有144个蛋白在两性中均有表达。这些结果不仅有利于基因功能的研究，也为我们开发昆虫化感相关的杀虫靶标提供了基因资源。. 2. 鳞翅目昆虫物种专一性和种间广谱性杀虫作用的发现：对亚洲玉米螟杀虫基因OfSP的研究发现，该基因有三个功能域，OfSP-N，OfSP-M和OfSP-C，当我们对这三个功能域分别进行基因沉默时发现，只有OfSP-C结构域可以同时杀死玉米螟和棉铃虫，另外两个结构域仅对玉米螟有高效致死作用。因此，同一基因的不同结构域就可以实现物种专一性和种间广谱性杀虫作用。. 3. RNA杀虫技术的突破：如何将dsRNA应用于靶标害虫，是该技术能否应用于生产的一个关键问题。植物转基因是一种比较可行的技术。但是，每种作物都可能会受到多种病虫的为害，我们不可能让每种作物同时表达对付所有病虫的靶标基因。我们的研究发现：通过喷洒或根系吸收dsRNA可以达到害虫防治的目的。. 4. RNA通路相关基因：发现了5个RNA通路相关的基因，对3个基因进行了功能研究。