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为解决小麦赤霉病（FHB）防治难题，研究人员探索纳米技术与 SIGS-dsRNA 技术，发现该技术可有效防控病害，意义重大。
### 小麦赤霉病防治的新曙光：纳米技术与 SIGS-dsRNA 技术的奇妙结合
在全球粮食生产的大舞台上，小麦是当之无愧的主角之一，它为数十亿人提供了重要的食物来源。然而，有一种 “恶魔” 却时刻威胁着小麦的生长，那就是由禾谷镰刀菌（
Fusarium graminearum）引起的小麦赤霉病（Fusarium head blight，FHB）。这种病害就像一场无情的灾难，不仅会大幅削减小麦的产量，还会让麦粒被有害的霉菌毒素污染，严重威胁着全球的粮食安全和人畜健康。
传统的防治方法，比如使用化学杀菌剂，曾经在对抗赤霉病的战场上发挥过作用。但随着时间的推移，问题逐渐显现出来。病原菌变得越来越 “聪明”，对化学药剂产生了抗性，导致防治效果大打折扣。而且，大量使用化学药剂还会对环境造成污染，破坏土壤和水资源，影响生态平衡。因此，寻找一种更环保、更有效的防治方法迫在眉睫。
在这样的背景下，来自河南工业大学等研究机构的研究人员挺身而出，开展了一项关于纳米技术驱动的基因沉默的研究，聚焦于喷雾诱导基因沉默（spray-induced gene silencing，SIGS） - 双链 RNA（double-stranded RNA，dsRNA）技术在小麦赤霉病防治中的应用。这项研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上，为小麦赤霉病的防治带来了新的希望。
研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。首先是 RNA 干扰（RNA interference，RNAi）技术，这是一种在真核生物中广泛存在的基因调控机制，能够通过降解特定的 mRNA 来沉默目标基因的表达。在本研究中，RNAi 技术被用于沉默病原菌和植物中的关键基因。其次是纳米技术，利用纳米粒子（nanoparticles，NPs）作为载体，将 dsRNA 精准地递送到目标细胞中，提高 dsRNA 的稳定性和细胞摄取效率。此外，研究人员还通过筛选合适的目标基因，优化 dsRNA 的合成和微生物表达系统，来进一步提升整个技术的防治效果。
下面让我们详细看看研究的具体结果：
- 靶基因的选择：选择合适的靶基因是 SIGS 技术的关键。研究发现，针对病原菌，选择那些对其生存和致病至关重要的基因，如参与致病过程、压力耐受和代谢途径的基因，像 CYP51A、CYP51B、CYP51C等，用 dsRNA 靶向沉默这些基因，能有效限制病原菌的生长和侵染能力。对于宿主小麦，沉默那些负调控防御机制的基因，如 9 - 脂氧合酶（9-lipoxygenase，9-LOX）、TaSSI2 等，可增强小麦的抗氧化能力和对病原菌的抵抗力。同时，研究还发现，dsRNA 的长度和结构对基因沉默效果有重要影响，200 - 600 bp 的片段能在减少脱靶效应的同时提高 RNAi 效率。
- dsRNA 的合成优化：dsRNA 的合成是 SIGS 技术的重要环节。研究表明，不同长度的 dsRNA 适用于不同的应用场景。在基因沉默中，200 - 500 bp 的 dsRNA 较为合适；而在生成人工 miRNA 时，通常小于 200 bp 的 dsRNA 更有效。化学修饰，如 2’ - O - 甲基化，可提高 dsRNA 的稳定性，且不影响其沉默效率。在生产方法上，微生物合成，如利用工程细菌或酵母系统，为大规模生产 dsRNA 提供了一种经济且可扩展的途径。
- 纳米载体系统的应用：纳米载体在 dsRNA 的传递中起着至关重要的作用。它能够保护 dsRNA 免受环境因素的降解，实现靶向传递，并控制 dsRNA 的释放。例如，脂质体、聚合物纳米粒子和层状双氢氧化物等纳米载体，不仅能与 dsRNA 形成稳定的复合物，还能促进 dsRNA 进入细胞，增强基因沉默效果。不同的纳米载体具有不同的优势，如阳离子脂质体可有效保护 dsRNA 免受核酸酶降解，促进其被真菌细胞摄取；壳聚糖纳米粒子则具有良好的生物相容性，能稳定地结合 dsRNA 并提高其靶向性。
- 细胞摄取和稳定性增强：纳米载体的特性影响着 dsRNA 的细胞摄取效率和稳定性。研究发现，粒径在 50 - 200 nm、表面带正电荷的纳米粒子更有利于穿透植物细胞壁和细胞膜，提高 dsRNA 的摄取效率。dsRNA 主要通过内吞作用进入细胞，包括网格蛋白介导的内吞作用（clathrin-mediated endocytosis，CME）、小窝蛋白依赖的内吞作用和巨胞饮作用等途径。此外，将 dsRNA 封装在纳米粒子中，可有效保护其免受紫外线辐射、降雨和核酸酶等环境因素的降解，延长其在植物体内的作用时间。
综合来看，这项研究表明纳米技术与 SIGS - dsRNA 技术的结合，为小麦赤霉病的防治提供了一种创新且有效的策略。该技术不仅能够精准地沉默病原菌和植物中的关键基因，减少病原菌的侵害和毒素产生，还能增强植物的免疫力，提高小麦的抗病能力。同时，这种基于 RNAi 的方法减少了对化学杀菌剂的依赖，降低了对环境的影响，符合可持续农业的发展理念。然而，目前该技术在大规模田间应用、成本效益和监管审批等方面仍面临挑战。未来，需要进一步优化技术，解决这些问题，以充分发挥其在农业生产中的巨大潜力，为保障全球粮食安全贡献力量。
