植物介导的RNAi对烟蚜hunchback基因的沉默效应研究

Developing transgenic plants expressing sequence-specific dsRNA is an important research area for the biological control of insect pests. The gap gene hunchback (hb), which codes for a zinc-finger containing transcription factor, is crucial for anteroposterior patterning in a number of insects. In Drosophila, Tribolium and Nasonia, loss-of-function alleles for hb can cause defects in the anterior segments. This project is designed to perform following experiments: (ⅰ) clone the hb gene of Myzus persicae and develop transgenic tobacco expressing Mphb dsRNA; (ⅱ) analyze agronomic performance and physiological indexes of the transgenic plants; (ⅲ) investigate the effects on survival, growth, reproduction and the progenies of the M. persicae aphids reared on transgenic plants; (ⅳ) analyze the expression profile of the Mphb after feeding with transgenic plants so as to elucidate insect-resistant mechanism of the transgenic tobacco. The project is expected to develop new theories and methods for the bio-control of sap-sucking insect pests.

通过培育表达昆虫靶标基因双链RNA（dsRNA）的转基因植物来防治害虫是目前生防领域研究的热点之一。昆虫母体hunchback (hb)基因在昆虫胚胎发育中发挥关键作用，果蝇、赤拟谷盗和金小蜂hb沉默会导致头部和胸部缺陷。申请人拟以刺吸式口器害虫烟蚜（Myzus persicae）为研究对象，克隆烟蚜hb基因(Mphb) mRNA，构建Mphb的植物RNA干涉载体，通过根癌农杆菌介导转化获得表达Mphb dsRNA的转基因烟草，分析Mphb片段在转基因后代中的遗传稳定性；观察烟草表型并分析其营养成分等生理指标；研究转基因烟草对烟蚜及其子代的存活、生长与繁殖的影响；检测烟蚜取食转基因烟草后Mphb基因表达动态及其在卵巢、卵母细胞与胚胎中的表达水平，阐明转基因烟草的抗蚜机理。本项目的开展有望为害虫生物防治提供新理论、新方法，对培育抗刺吸式口器害虫的转基因作物新种质具有重要意义。

通过培育表达昆虫靶标基因双链RNA（dsRNA）的转基因植物来防治害虫是目前害虫生防领域的研究热点之一。昆虫母体hunchback (hb)基因编码一个锌指转录因子，在昆虫胚胎发育中发挥重要作用。果蝇、赤拟谷盗和金小蜂hb 沉默会导致头部和胸部缺陷。烟蚜广泛分布于世界各地，寄主众多。项目负责人以刺吸式口器害虫烟蚜（Myzus persicae）为研究对象，克隆了烟蚜hb 基因(Mphb) mRNA，构建了Mphb 的植物RNA干涉载体，通过根癌农杆菌介导转化获得了表达Mphb dsRNA 的转基因烟草。转基因植株表型正常，外源片段在转基因后代中显示了不同的整合模式并能稳定遗传。将10头新生若蚜接种于每株T2代表达Mphb dsRNA的烟草，以接种于转化空载体烟草的烟蚜为对照。烟蚜取食表达Mphb dsRNA的转基因烟草后，Mphb表达显著下调。连续取食两周后，对照组烟草上的烟蚜种群增长至107头，而处理组烟草上烟蚜数量只有93头。在接种后第14天，处理组烟草上烟蚜的生物量为13mg，而对照组烟草上烟蚜的生物量达到15.5mg。处理组烟草上烟蚜的生物量与种群大小下降8-19%。但处理组与对照组存活率与产蚜期无显著差异。本项目的完成为刺吸式口器害虫生物防治提供了新的靶标基因，对培育抗刺吸式口器害虫的转基因作物新种质具有重要意义。