纳米载体介导的Lmidgf4 dsRNA透皮递送加速白僵菌对蝗虫的生物防治

《Journal of Nanobiotechnology》：Nanocarrier-mediated transdermal delivery of Lmidgf4 dsRNA expedites biological control of locusts by Beauveria bassiana

本期推荐：为解决蝗虫生物防治中白僵菌(Beauveria bassiana)作用缓慢的问题，中国科学院团队创新性地将纳米载体SPc与靶向Lmidgf4基因的dsRNA联合应用。研究发现SPc能有效穿透蝗虫体表递送dsRNA，通过干扰表皮形成基因使内表皮变薄，显著缩短白僵菌致死时间至5.5天（对照7天），为田间蝗害防控提供了新型喷雾式解决方案。

　　蝗灾是全球农业面临的重大威胁，传统化学农药带来环境风险，而生物防治真菌白僵菌(Beauveria bassiana)虽环保但存在致死速度慢（中位致死时间7天）、效果不稳定等瓶颈。为突破这一困境，中国科学院团队开创性地将纳米技术与RNA干扰(RNAi)相结合，通过纳米载体SPc介导表皮形成相关基因Lmidgf4的双链RNA(dsRNA)透皮递送，显著提升了白僵菌的杀虫效率。这项突破性研究发表在《Journal of Nanobiotechnology》，为田间蝗虫防控提供了可喷雾施用的新技术体系。

研究采用转录组测序、透射电镜、荧光标记示踪等关键技术方法。从白僵菌处理的蝗虫中筛选出8个表皮相关差异表达基因，通过纳米载体SPc介导的RNAi筛选发现Lmidgf4基因干扰效果最佳。使用第三龄蝗虫若虫为实验对象，通过体表施药方式评估联合处理效果。

研究结果揭示：1）纳米载体SPc能有效穿透蝗虫坚硬体表，荧光标记显示dsRNA/SPc复合物可分布至表皮和脂肪体，电泳证实SPc可保护dsRNA免受血淋巴降解；2）Lmidgf4基因在蜕皮前期高表达，其干扰导致内表皮厚度减少25%（3.92→2.91μm），透射电镜显示表皮结构完整性破坏；3）协同机制包含物理屏障削弱和免疫调节双重作用，qPCR显示干扰组白僵菌特异性基因Bbactin表达量显著升高，同时酚氧化酶通路(PPO)关键基因PPO1/2表达下调；4）SPc在0.5mg/mL工作浓度下不影响白僵菌孢子萌发和菌丝生长，具备实际应用安全性。

该研究首次实现蝗虫体表dsRNA的高效递送，阐明Lmidgf4基因通过调控表皮发育影响病原真菌侵染的新机制。所建立的"纳米载体-RNAi-真菌"协同体系将生物防治周期缩短21%，为田间蝗害防控提供了可喷雾施用的创新方案。这种技术路线不仅适用于蝗虫防治，其纳米载体透皮递送平台还可拓展至其他农业害虫的绿色防控，代表了害虫综合治理领域的重要技术突破。研究团队指出，未来需进一步优化SPc/dsRNA配方以提高环境稳定性，并评估大规模田间应用的经济性和生态安全性。