rna 有什么用(RNAi技术的3种应用使其有望成为植物保护领域未来之星)

首页常识更新时间:2022-11-30 10:30:11

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RNA干扰(RNA interference, RNAi)是近年来重要的生物学发现之一,被《Science》杂志评为“2001年十大科学进展”之一,并名列“2002年十大科学进展”之首。2006年的诺贝尔生理学或医学奖就颁给了发现RNAi干扰机制的两位美国科学家。

美国马萨诸塞州大学教授克雷格·梅洛(Craig C. Mello,左)与斯坦福医学院教授安德鲁·法尔(AndrewZ. Fire,右)因发现RNA干扰现象而共同获得2006年诺贝尔生理学或医学奖

RNA干扰(RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。dsRNA在农业上的应用方式,特别是在病虫害防治中的应用方式,可以通过三种方式来实现:① 寄主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing,HIGS)、② 病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)、③ 喷雾诱导的基因沉默(spray-induced gene silencing,SIGS)

HIGS需要通过转基因作物来表达针对害虫或病原物的dsRNA。美国环保署EPA 2017年就批准了第一个以RNA干扰技术为基础的转基因玉米MON 87411,这款转基因玉米品种还堆叠了抗虫和耐除草剂性状(Cry3Bb1和cp4 epsps)。该技术通过将DvSnf7 dsRNA添加到SmartStax Pro转基因玉米中,从而起到杀虫作用。

SmartStax Pro产品的根系/Brian Leake

VIGS是近几年被报道的相当新颖的应用方法,基于病毒工程在昆虫体内产生足量的dsRNA。该项技术被应用于各种微生物,如细菌、酵母或真菌,通过科学手段将这些微生物作为特定同源序列的载体,通过微生物侵染宿主的过程连续生产si/dsRNA。TechAccel等公司使用转基因微生物制造dsRNA,使得dsRNA的生产成本从每克1000美元降低到每克不到1美元。由于生产dsRNA的成本急剧下降,这也就使得dsRNA制剂作为喷雾杀虫剂成为了可能。

SIGS则更类似于传统农药的施用方法,通过非转基因手段,直接向环境中喷施或注射dsRNA,通过害虫取食或病原体侵染的过程而起作用。由于dsRNA分子很容易在环境中变性或被降解,SIGS方法需要特殊的配方来提高有效成分的稳定性,如果可能的话,还可以通过合适的制剂手段提高RNAi的效率。与HIGS相比,SIGS的施用窗口将成为防治成败的关键

经历了化学农药、蛋白质农药(主要是BT)两代技术,以RNA干扰为基础的核酸技术使病虫害防控进入新时期。伊利诺伊大学昆虫学家Spencer(https://doi.org/10.1073/pnas.2024033117)认为尽管有了RNAi这一新的工具,仍应该重视作物轮作以及种植非转基因玉米的重要性。2006年全球仅有4例目标害虫对Bt作物产生抗性,而2016年这一数字上升到19例。他认为Bt抗性的产生,是因为Bt转基因玉米的过度种植,应通过正确的种植栽培手段,避免RNAi技术重蹈覆辙。而拜耳认为,农业公司可以“以RNAi为核心,优化现有植物保护技术,创造出最坚固的植物保护金字塔”。

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