贵州大学昆虫所李尚伟教授团队：稻纵卷叶螟双链RNA降解酶5和双链RNA6基因的鉴定及功能分析

【背景意义】

稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis是水稻种植区一种臭名昭著的害虫，传统的物理防治效果往往有限，而化学防治与“3R”问题密不可分，甚至造成严重的环境污染，生物防治主要依靠天敌，防治效果难以预测与管理，因此迫切需要创新一种高效，环保的害虫防治策略。RNA干扰（RNAi）具有特异性、广谱性、高效性、系统性和环境安全性等优点，有望成为一种高效的害虫防治方法。

本课题组在前期的研究中发现了6个稻纵卷叶螟dsRNases 基因。然而，双链RNA降解酶5和双链RNA6基因的沉默效率及对稻纵卷叶螟的影响尚未阐明。因此，贵州大学李尚伟教授团队基于RNAi探索双链RNA降解酶5和双链RNA6基因的功能。

【研究内容】

本研究选取了稻纵卷叶螟双链RNA降解酶5和双链RNA6基因为研究对象，基于RNAi 阐明了其沉默效率及其功能。结果表明，CmdsRNase5和CmdsRNase6的开放阅读框(orf)长度分别为1317和1185 bp，分别编码438和394个氨基酸。同源性分析和系统发育分析表明，CmdsRNase5和CmdsRNase6分别与欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis中的dsRNase2和dsRNase4亲缘关系最近。两者在稻纵卷叶螟整个发育阶段中均在3龄幼虫表达量最高，在不同组织中分别在血淋巴和中肠中表达量最高。注射CmdsRNase5和CmdsRNase6在第3天的RNAi效率分别为57.44%和63.94%。单独注射dsCmCHS第5天的干扰效率为58.70%。，共注射dsCmCHS+dsCmdsRNase5+dsCmdsRNase6后第5天CmCHS的效率为87.63%。研究结果表明，共注射CmdsRNases 和CmCHS显著减缓了dsCmCHS 的讲解，提高了稻纵卷叶民RNAi效率，导致幼虫表型畸形、死亡率增加，成虫产卵量和卵的孵化率显著降低。转录组数据分析表明，敲低稻纵卷叶螟CmdsRNase5 和 CmdsRNase6基因影响了其许多重要基因的功能表达，从而阻碍了其生长和发育。共同沉默稻纵卷叶螟几丁质合成酶基因和双链RNA降解酶基因为RNAi 介导稻纵卷叶螟和其他鳞翅目害虫的绿色防控提供了新的策略。

图1 RNAi对不同靶基因mRNA表达量的影响

图2 注射dsRNAs后，稻纵卷叶螟表型特征

【作者团队及基金支持介绍】

贵州大学昆虫研究所硕士研究生莫孟条为论文的第一作者，李尚伟教授、胡朝兴为通讯作者，杜鹃教授参与指导该研究；博士研究生杨广明、Ashraf Khan，硕士研究生周莹参与了部分工作。本研究得到了国家自然科学基金(31360443、32060641)、2024年基础研究计划(自然科学)青年指导项目(黔科合基础-[2024]青年375)、贵州省科技计划项目([2020]1Y105)、贵州大学人才培养计划([2019]32 和[2019]45)项目的资助。

【原文信息】

Mo M T, Yang G M, Du J, Ashraf K, Li S W, Hu C X. (2024) Identification and functional analyses of the CmdsRNase5 and CmdsRNase6 genes in rice leaffolder Cnaphalocrocis medinalis. Pesticide Biochemistry and Physiology. 

（撰稿：李尚伟；审核：常志敏）