层状双氢氧化物(LDH)负载dsRNA喷雾防治辣椒烟粉虱和西花蓟马的研究

本研究创新性地采用层状双氢氧化物(LDH)负载靶向液泡型ATP酶亚基B(vATPase-B)的双链RNA(dsRNA)，通过喷雾方式有效防治辣椒上的两种刺吸式害虫——烟粉虱(Bemisia tabaci)和西花蓟马(Frankliniella occidentalis)。实验证实LDH-dsRNA能克服传统喷雾法对烟粉虱的递送障碍，其控制效果达80%以上，与化学农药Spinosad相当，且具有长效残留活性。该研究为开发环境友好型RNAi农药提供了重要技术路径。

　　

研究背景

烟粉虱(Bemisia tabaci)和西花蓟马(Frankliniella occidentalis)是危害辣椒等作物的关键刺吸式害虫，前者通过传播植物病毒造成间接损害，后者直接取食植物组织。传统化学杀虫剂面临抗药性挑战，而基于RNA干扰(RNAi)的双链RNA(dsRNA)技术被美国环保署批准为新型生物农药。然而，喷雾法对刺吸式害虫的dsRNA递送效率存在显著差异——西花蓟马可通过直接取食叶面吸收dsRNA，而烟粉虱因仅吸食韧皮部汁液难以有效摄取。

靶标基因特征

研究选取烟粉虱液泡型ATP酶亚基B(vATPase-B)作为靶标，其编码500个氨基酸，在ATP结合位点(P376-S385)具有保守结构。系统发育分析显示该基因与西花蓟马同源度达85.7%，含19段≥16bp的完全匹配序列。荧光原位杂交(FISH)揭示vATPase-B在烟粉虱肠道滤室和中部肠段高表达，参与营养吸收和渗透调节功能。

递送技术突破

病毒诱导基因沉默(VIGS)实验证实：当辣椒植株表达vATPase-B dsRNA时，两种害虫均出现80%以上死亡率。但实际应用中，未修饰dsRNA喷雾仅对西花蓟马有效(死亡率58%)，对烟粉虱几乎无效(23%)。采用层状双氢氧化物(LDH)和壳聚糖两种纳米载体负载dsRNA后：

• LDH组烟粉虱死亡率提升至82%，显著优于壳聚糖组

• 西花蓟马死亡率同步提升至78%

• qPCR显示LDH组靶基因表达量降低3.5倍

作用机制解析

LDH的增效机制包括：

1. 增强叶面附着力，促进dsRNA穿透植物组织

2. 通过维管系统实现植株内系统性运输

3. 紫外稳定性实验显示18天后仍保留53%活性

4. 剂量实验证实31.25μg/mL低浓度即可实现28天长效防控

应用价值

田间试验显示LDH-dsRNA具有三大优势：

1. 广谱性：单剂同时防控两种不同取食习性的害虫

2. 经济性：残留活性减少施药频次，降低用药量30%

3. 安全性：与化学农药Spinosad效果相当，但无生态环境风险

该研究为刺吸式害虫的绿色防控提供了可商业化推广的技术方案，其LDH递送平台可拓展应用于其他难防治害虫的RNAi农药开发。