植物吸收dsRNA发挥抗虫作用的机理研究

RNAi technology as a new type, and green insecticide strategy is widely recognized. The first dsRNA insecticide products will be launched in 2018 by Monsanto Company in the United States. Therefore, speed up the basic and applied research is imperative in China. Our previous research results showed that plants could absorb dsRNA into the body through roots and leaves, and transform dsRNA into insects in the process of insect feeding plants, and then trigger RNAi and insect-resistance. These results have been confirmed by other labs also. Therefore, it is entirely feasibility through the plants absorb dsRNA and applied to insect pest control. However, some problems are still unclear, e.g. the dsRNA absorbing process, action mechanism, the effects of exogenous dsRNA on plant, dsRNA delivery efficiency, factors affecting dsRNA delivery, etc. This project will study the dsRNA absoring and function mechanism, and try to provide theoretical basis for this technology in agricultural application.

RNAi作为一种新型、绿色的害虫防治策略被广泛认可。美国的孟山都公司将于2018年推出第一个dsRNA杀虫剂。因此，加快我国在该领域的基础和应用研究势在必行。我们的前期研究结果表明，植物可以通过根系和叶片吸收dsRNA，并且在昆虫取食植物的过程中，将dsRNA导入昆虫体内，行使RNAi及抗虫作用，这些研究结果已被国际上其他实验室所证实。因此，通过植物吸收dsRNA并进行害虫防治完全可行。但是，植物吸收dsRNA并将其导入昆虫体内的过程、作用机理、外源dsRNA对植物的影响、dsRNA的传递效率、影响dsRNA传递的因素等问题尚不清楚。本项目拟对植物吸收外源dsRNA及其作用机理进行深入研究，为早日将该技术应用于农业生产提供理论依据。

近年来，RNAi技术在各个领域重应用研究快速发展，在医药领域，截至2021年底，已经有4款药物上市销售，在RNAi 农药的应用方面，也取得了极大的进展，尤其是2021年拜耳公司的基于RNAi技术的转基因玉米在多个国家获得安全证书之后，RNAi农药的开发研究显现大爆发趋势，本项目经过四年的工作，证实了水稻和藻类植物可以主动吸收dsRNA，并且可以行使基因沉默的功能，这为RNAi生物农药的递送提供了一些思路，同时我们证实，dsRNA 在不同环境中的稳定性是有所差异的，dsRNA受酸碱度影响不大，但是不同土壤浸液中的影响非常明显，随后我们测试了不同纳米材料对dsRNA的稳定作用，以及利用螯合配位技术获得了一种可以稳定增效的配方，并以此为基础，进行了桃蚜，棉蚜和黄曲条跳甲的田间测试。此外，我们还发现了一个鳞翅目昆虫中特异表达的核酸酶，通过构建HaREase敲除的棉铃虫品系，证实该核酸酶能够降解dsRNA，这是影响dsRNA在鳞翅目昆虫中不稳定的一个重要因素。