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作科所利用植物介导的RNAi方法获得抗蚜虫小麦
来源:中国农业科学院作物科学研究所 发布时间:2019-01-04

  近日,中国农业科学院作物科学研究所作物转基因技术与应用创新团队利用小麦介导的RNA干扰(RNAi)方法获得抗蚜虫小麦,相关研究于近日在线发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。

  蚜虫是危害小麦生产的主要害虫之一,据统计,我国每年小麦蚜虫危害面积可达2.5亿亩,造成减产15-30%,严重时可高达50%。近年来, 全球气候变暖、耕作制度变化等因素使麦蚜的繁殖能力和适应性显著增强,其危害日趋严重。目前,麦蚜防治以喷洒农药为主,但大量使用农药,不仅对人畜有害,而且造成了严重环境污染。培育抗虫小麦品种是防止蚜虫为害的最有效途径,但由于小麦现有种质资源中缺乏有效的抗蚜基因,抗性机制不明确,常规小麦抗虫育种难以奏效。RNA干扰因其靶标基因选择灵活、专一性强、对人畜无任何毒害、不易使昆虫产生抗性、对昆虫天敌和其它微生物无副作用等优点,植物介导的RNAi技术已成为农作物抗虫基因工程的热点之一。当转基因植物表达蚜虫取食相关的特异基因的dsRNA,蚜虫取食植物后,通过蚜虫体内自身的RNAi系统性传递,下调或沉默自身基因的表达,进而影响蚜虫的生长发育、甚至导致死亡。目前,通过RNA干扰控制小麦蚜虫危害的研究,还少有报道。

  研究人员先后分离鉴定了小麦蚜虫诱导抗性相关基因 Tafps ,然后分别进行了麦长管蚜取食前后的肠道转录组测序、麦长管蚜转录组测序、麦长管蚜和豌豆蚜比较转录组测序,并通过dsRNA体外蚜虫饲喂试验,先后筛选出多个对蚜虫致死效果较好的蚜虫特异RNAi靶标基因。本研究分离鉴定了麦长管蚜中一个与取食和消化吸收相关的关键RNAi 靶标基因 SaZFP , 在小麦中表达 SaZFP -dsRNA。研究人员通过试验还发现,蚜虫取食表达 SaZFP -dsRNA的植物后,蚜虫体内 SaZFP mRNA明显下调,进而导致蚜虫发育时间明显延长、蚜虫存活率及繁殖能力均显著降低。进一步分析表明,该RNAi效应可有效传至下一代。该研究不仅发现了蚜虫中一种新的有效的RNAi靶点,而且还证明了植物介导的RNAi干扰取食和消化吸收关键基因,可以作为一种有效的小麦蚜虫控制策略。

原文链接:https://doi.org/10.1111/pbi.13067

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