棉鈴蟲是一種普遍存在的能夠為害多種農作物的害蟲。因其取食損害和病原菌感染性而導致作物的重大產量損失。盡管通過在轉基因作物中表達Bt蛋白可以成功地保護棉花、玉米等作物免受棉鈴蟲的為害,但是許多物種也進化出了抗藥性。這就需要一些新的害蟲治理措施。
跨界(transkingdom)RNA干擾(TK-RNAi)一種很有前景的控制植食性害蟲的方法。TK-RNAi是利用含有昆蟲必需基因序列的dsRNA或發(fā)夾RNA,在昆蟲攝取后通過昆蟲的RNAi機制處理并引發(fā)目標基因的沉默,從而達到抑制昆蟲生長發(fā)育的效果。如何更高效地實現雙鏈RNA的遞送是影響TK-RNAi防治昆蟲效果的關鍵。
在葉綠體中表達ds-或hp-RNAs是一種增強TK-RNAi遞送效果的有效途徑。這是因為葉綠體中的雙鏈RNA能夠規(guī)避植物自身RNAi機制的影響,從而保證了昆蟲攝入ds-或hp-RNAs的完整性。最近,澳大利亞研究人員開發(fā)了另一種在植物中遞送前體RNA的方法。
在昆蟲中,初級miRNA(pri-miR)轉錄本在細胞核中被Drosha酶加工成約100 nt的pre-miR發(fā)夾RNA,然后轉運到細胞質中,并進一步被DICER-1切割成miRNAs。植物中不具有Drosha酶,因此pri-miR轉錄本會直接在細胞核中被Discer-like 1處理成miRNAs。
將昆蟲Pre-microRNA(pre-miR)轉錄本和針對昆蟲乙酰膽堿酯酶基因ACE2的人工microRNAs(amiRs)進行組裝并在植物中表達,能夠使其保持未加工的狀態(tài),從而在昆蟲體內完成加工并釋放amiRs,實現對昆蟲基因的干擾。研究人員利用煙草進行了測試,發(fā)現表達pre-miR和amiRs的煙草葉片喂食棉鈴蟲能夠增加其死亡率、發(fā)育異常和并延緩生長速度。
這表明植物表達的昆蟲pre-miR(plin-amiRs)是一種保護植物免受植食性昆蟲侵害的新策略。