转基因玉米表达 mAChR-C dsRNA 可有效防治蝗虫

研究人员为解决蝗虫防治问题，开展 mAChR-C dsRNA 转基因玉米研究，发现其可高效抗蝗且无副作用。

　　

蝗虫防治的困境与新希望

在农业领域，蝗虫堪称 “超级破坏王”，它们所到之处，庄稼常常遭受灭顶之灾。长久以来，化学农药和微生物生物农药是对抗蝗虫的主要 “武器”，但这些 “武器” 却有着明显的短板。化学农药虽能迅速杀死蝗虫，可蝗虫却逐渐产生了抗药性，同时还会对环境和其他生物造成不良影响；微生物生物农药虽然较为环保，但其起效缓慢，而且对不同种类蝗虫的致死效果差异很大，难以稳定发挥作用。因此，寻找一种更高效、环保的蝗虫防治方法迫在眉睫。

河南大学的研究人员勇敢地迎接了这一挑战，他们将目光聚焦于 RNA 干扰（RNAi）技术。RNAi 技术就像是一把精准的 “分子剪刀”，能够特异性地剪断特定基因的表达，从而影响生物的生理功能。研究人员希望借助这项技术，找到防治蝗虫的新途径。他们的研究成果发表在《Plant Communications》上，为蝗虫防治带来了新的希望。

研究的关键技术方法

研究人员主要采用了以下关键技术：一是 RNA 测序（RNA-seq）和转录本丰度分析，通过这项技术可以了解基因在不同发育阶段和组织中的表达情况；二是实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR），它能够精确测定特定基因的表达量；三是 RNA 干扰（RNAi）实验，利用该实验探究特定基因的功能；四是构建转基因玉米，将能表达蝗虫 mAChR-C 双链 RNA（dsRNA）的基因转入玉米，使其获得抗蝗能力。

研究结果

1. mAChR-C 的表达模式：研究发现，mAChR-C（一种属于生物胺受体亚家族的 G 蛋白偶联受体）在蝗虫体内广泛表达，尤其在脂肪体、中肠等组织中表达量较高。而且，其表达量在蝗虫的不同发育阶段呈现出明显的波动，暗示着它可能在蝗虫的生长发育过程中发挥着重要作用。
2. mAChR-C 对蝗虫发育的影响：通过 RNAi 实验，研究人员发现，当敲低蝗虫体内 mAChR-C 的表达时，蝗虫会出现一系列严重的发育问题。比如，若虫蜕皮和变态过程受到阻碍，出现畸形、发育停滞甚至死亡等现象。这表明 mAChR-C 对蝗虫的正常发育至关重要。
3. mAChR-C 对几丁质代谢的调控：几丁质是昆虫表皮的重要组成部分，对昆虫的生存和发育起着关键作用。研究表明，mAChR-C 能够通过调节几丁质合成和降解相关基因的表达，来调控几丁质的代谢。当 mAChR-C 表达被抑制时，蝗虫表皮的几丁质代谢出现紊乱，老的表皮变厚，新合成的表皮变薄。
4. 转基因玉米的抗蝗效果：研究人员成功培育出了表达 mAChR-C dsRNA 的转基因玉米。实验显示，蝗虫取食这种转基因玉米后，体内 mAChR-C 的 mRNA 水平显著下降，出现了与注射 mAChR-C dsRNA 类似的不良表型，死亡率升高，发育时间延长，变态过程受阻。这充分证明了转基因玉米对蝗虫具有很强的抗性，而且这种转基因玉米的农艺性状与野生型玉米相比没有明显差异，不会影响其正常生长和产量。
5. 对非靶标昆虫的影响：为了评估这种转基因玉米的安全性，研究人员对几种常见的非靶标昆虫进行了实验。结果发现，取食转基因玉米的非靶标昆虫，如草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）、亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）和黏虫（Mythimna separata），其生存、发育和形态发生均未受到明显影响。这表明转基因玉米表达的 mAChR-C dsRNA 具有高度的物种特异性，不会对其他昆虫造成危害。

研究结论与意义

这项研究明确了 mAChR-C 在蝗虫发育、蜕皮和变态过程中的关键作用，它通过调控几丁质代谢来影响蝗虫的生长发育。同时，研究还证实了转基因玉米表达 mAChR-C dsRNA 是一种高效且环保的蝗虫防治策略，既能够有效抑制蝗虫的生长和繁殖，又不会对非靶标昆虫和环境造成不良影响。这一成果为蝗虫防治提供了新的思路和方法，有望在农业生产中得到广泛应用，帮助农民减少蝗虫灾害带来的损失，保障粮食安全。此外，该研究还为深入了解植物介导的 RNAi 机制提供了重要线索，为开发更多基于 RNAi 技术的害虫防治手段奠定了基础。