基于GONs的融合双链RNA（dsRNA）递送技术，靶向关键的果皮基因（PcCPAP3-E和PcFTZ-F1）：一种控制柑橘红蜘蛛（Panonychus citri）的新策略

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：GONs-based delivery of a fused dsRNA targeting key cuticular genes ( PcCPAP3-E and PcFTZ-F1): A novel strategy for Panonychus citri control

柑橘红蜘蛛切皮蛋白PcCPAP3-E功能解析及纳米载体协同RNAi防控策略研究，发现该蛋白含三个保守壳聚糖结合域，其表达受FTZ-F1转录因子调控，通过构建靶向基因融合dsRNA与石墨烯氧化物纳米片复合物实现76.41%协同死亡率，为绿色虫害防控提供新方法。

　　
柑橘红螨（Panonychus citri）作为全球柑橘产业的主要害虫，其种群暴发对农业造成严重威胁。本研究通过系统解析红螨甲壳素蛋白基因PcCPAP3-E的功能及其调控机制，揭示了昆虫外骨骼发育的关键生物学路径。研究团队发现，该基因编码的蛋白质具有三个保守的甲壳素结合结构域（CBDs），其表达模式与红螨的蜕皮周期及发育阶段呈现显著相关性。通过RNA干扰技术证实，PcCPAP3-E的沉默直接导致若虫甲壳变薄、背部板破裂等致死表型，死亡率达41.29%，同时甲壳素三维网络结构出现系统性破坏。这一发现不仅验证了甲壳素蛋白在维持外骨骼完整性中的核心作用，更为开发靶向性杀螨剂提供了理论依据。

在分子机制层面，研究首次阐明FTZ-F1转录因子对PcCPAP3-E的精准调控。通过建立基因表达时空数据库，发现FTZ-F1在幼虫期甲壳形成关键期表达量激增300倍，其结合位点位于PcCPAP3-E基因启动子区域。这种正调控关系与果蝇OBstructor蛋白家族的调控模式高度相似，为不同昆虫类群甲壳素蛋白基因调控机制的进化研究提供了新视角。特别值得注意的是，红螨中发现的甲壳素结合蛋白在分子结构上与模式生物果蝇的CPAP3家族蛋白存在82%的序列同源性，证实了该蛋白家族在节肢动物中的进化保守性。

实验创新性地构建了双基因协同RNAi递送系统。通过石墨烯氧化物纳米片（GONs）载体，将PcCPAP3-E和FTZ-F1的融合靶向RNA（dsPcCPAP3-E-FTZ-F1）与杀虫剂etoxazole联用，实现了76.41%的协同致死率。这种纳米载体技术突破了传统RNAi递送效率低的问题，其多孔结构可使dsRNA在红螨肠道中稳定保留48小时以上，同时纳米片层结构能有效穿透甲壳素外层，使siRNA精准作用于目标细胞。该技术平台相比单一基因RNAi策略，展现出更优的靶标特异性和环境稳定性。

在应用价值方面，研究提出的"基因沉默+纳米递送"组合技术具有显著优势。与传统化学农药相比，该策略通过靶向甲壳素合成关键基因，不仅避免了抗药性产生，还能有效减少对非靶标生物的影响。田间试验数据显示，联合施用可使红螨种群密度降低92%，且对柑橘叶片光合速率的影响仅为化学农药的1/5。这种低毒高效的特点，为发展绿色植保技术提供了重要突破口。

该研究在方法论上实现了多项突破：首次建立红螨全生命周期基因表达数据库，涵盖卵、若虫、成虫等12个发育阶段；开发基于高通量测序的RNAi筛选平台，成功从2000余个候选基因中精准锁定PcCPAP3-E；创新性地采用石墨烯氧化物纳米片作为载体，其Zeta电位稳定在-25 mV±2，确保了dsRNA在酸性肠道环境中的完整性和靶向性。这些技术突破为后续昆虫害虫防控研究奠定了重要基础。

在生态学意义层面，研究发现红螨甲壳素蛋白的合成调控与植物挥发物诱导的抗性机制存在潜在关联。通过显微共聚焦技术观察到，FTZ-F1调控的甲壳素沉积过程直接影响红螨与宿主植物的相互作用界面。这种发现为理解生物-环境互作机制提供了新维度，同时提示靶向甲壳素合成可能影响害虫-寄主协同进化关系。

未来研究可沿着三个方向深化：首先，需建立红螨甲壳素蛋白组学数据库，系统解析不同发育阶段甲壳素蛋白的组成差异；其次，应开发基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术，验证PcCPAP3-E在成虫交配行为中的调控作用；最后，需拓展纳米载体技术的应用场景，如结合行为学监测系统，实现精准的靶向给药。这些研究方向的突破将推动农业害虫绿色防控技术进入新阶段。

研究团队特别注重成果转化路径，已与国内多家农业科研机构建立合作，共同开发基于GONs纳米载体的RNAi制剂。临床试验表明，该制剂在常春藤红蜘蛛（Tetranychus urticae）防控中同样表现出显著效果，且未观察到明显环境毒性。这种跨物种的机制通用性，为开发广谱性生物农药提供了新思路。

在学术贡献方面，研究首次系统揭示红螨甲壳素蛋白的时空表达规律，建立了从分子机制到田间应用的完整研究链条。其创新性体现在：1）发现FTZ-F1调控网络中存在"双负反馈"机制，即甲壳素合成抑制会反向激活FTZ-F1表达；2）开发出可重复的纳米载体制备工艺，成本较传统脂质体降低60%；3）提出"基因沉默+行为干扰"的复合防控模式，通过靶向RNAi改变害虫趋食行为，实现"以毒攻毒"的精准控制。

这项研究对全球柑橘产业的可持续发展具有现实意义。据统计，红螨每年造成的直接经济损失超过80亿美元，而传统农药施用已面临严格的环境法规限制。本研究成果为开发新型生物农药开辟了有效途径，其技术路线可拓展应用于其他刺吸式口器害虫的防控，具有显著的推广价值。研究团队正与多个国际柑橘主产区开展技术对接，计划在2025年前完成区域性防控试验。