每日科研进展 l 2022.05.17 l

综述：并非所有的鞘翅目昆虫都具有较强的RNAi敏感性

鞘翅目是昆虫纲中物种数量最多的一个目。并且，大部分物种是农作物和林木安全生产过程中重要的害虫。目前，对于鞘翅目害虫最常用的解决方案是使用广谱性的化学杀虫剂，但是随之而来的是一系列环境问题以及害虫抗药性的出现。近年来，RNAi作为一种新型绿色害虫防治手段进入大众视野。 2007年，Baum等人最先开展鞘翅目昆虫RNAi研究，他们证明西方玉米根虫Diabrotica virgifera和马铃薯甲虫Leptinotarsadecemlineata对dsRNA非常敏感，低剂量dsRNA即能诱导RNAi效应。从此之后，很多的研究表明鞘翅目昆虫对饲喂处理的RNAi效应极其敏感。这种敏感性在一些鞘翅目昆虫中得到大量证实，但也有一些鞘翅目物种对饲喂RNAi的敏感性较低，同时，绝大多数鞘翅目昆虫尚未被检测。对于已被研究的鞘翅目物种，尚没有阐述鞘翅目不同科之间昆虫RNAi效率差异的报道。 

因此，该文章回顾了在鞘翅目昆虫中进行饲喂的RNAi试验，并讨论了目前对于鞘翅目昆虫RNAi效率理解的一些不同观点。

叶甲科Family Chrysomelidae 

叶甲科主要以植食性昆虫为主，很多研究都表明，叶甲科西方玉米根虫D. virgifera和马铃薯甲虫L.decemlineata对RNAi非常敏感。Petek等人（2020年）的一项试验表明，将0.01 μg dsRNA/μL的水溶液处理寄主植物，可以显著减少马铃薯甲虫L. decemlineata对植物的危害。 另一项对辣根猿叶甲Phaedon Cochleriae的研究表明，用0.025μgdsRNA/μL的水溶液处理叶盘，饲喂昆虫后出现了强烈的致死表型。随后Zhang等人（2019年），Xu等人（2021年）均证明了P. Cochleriae对RNAi极其敏感。 

从目前的研究来看，叶甲科昆虫对于RNAi均非常敏感，不管是通过饲喂体外合成的dsRNA，还是通过细菌表达的dsRNA，均呈现较高的RNAi效率。 

拟步甲科Family Tenebrionidae 

拟步甲科昆虫主要存在于谷物和面粉，以及其他储存的食品中，属于储藏物害虫。 目前，赤拟谷盗Tribolium castaneum是唯一进行饲喂RNAi试验的的拟步甲科昆虫。Whyard等人（2009年）在赤拟谷盗进行的试验表明，7天LC50浓度为0.0025μg dsRNA/mg。Laudani等人（2017年）研究称，喂食0.015μg dsRNA/mg食物，3天后，死亡率约为30%。而AbdEl Halim等人（2016年）研究中，饲喂0.1μgdsRNA/mg食物，6天后，死亡率为50%，与上述研究相比，显示出中等强度的敏感性。

 拟步甲科昆虫进行的RNAi研究较少，只有继续扩大研究范围，才能有一个全面的判断。

 瓢虫科Family Coccinellidae 

瓢虫科是鞘翅目的一个重要类群，有些种类是害虫的天敌（例如Hippodamiaconvergens, Coleomegilla maculata, Coccinellaseptempunctata），有些是与有益瓢虫竞争的入侵害虫（例如Harmoniaaxyridis），还有一些是对作物产量造成严重损害的食草性害虫（例如ViginticoctopunctataHenosepilachna）。Pan等人（2020年）分别抑制四种瓢虫（H. convergens, H. axyridis, C.maculata, C. septempunctata）相同的靶标基因，观察到的死亡率分别约为80%、5%、60%和70%。这些结果表明，不同瓢虫种类的饲喂的RNAi效果可能存在高度差异。此外，在上述研究中，瓢虫的食物中的dsRNA浓度（4μgdsRNA/μL）比基于RNAi的转基因植物中表达的dsRNA量要高很多，该结果表明需要重新评估这些物种的RNAi敏感性。

吕等人（2020，2021）和郭等人（2021）在二十八星瓢虫H. vigintioctopunctata中的研究表明，低剂量dsRNA即能引起较高的RNAi效应。Ren等人（2021年）观察到，通过饲喂转dsRNA的马铃薯植株，H.vigintioctopunctata的生长明显受阻。虽然目前已有足够的数据表明H.Viginitoctocpunctata对饲喂RNAi的敏感性，尤其是当用低浓度的dsRNA处理叶片进行饲喂，即可达到较高的RNAi效应，但需要更多其他瓢虫物种的数据来证明该科昆虫对于RNAi的敏感性。 

象甲科Family Curculionidae 

象甲科中的许多物种都是植食性害虫，已经对该科的几个物种中进行了RNAi敏感性试验。Christiaens等人（2016年）证明Cylas brunneus中，饲喂0.01 μg dsRNA/μL，7天后，能够达到46~49%的死亡率，14天后，C. brunneus死亡率达到85~89%。Prentice等人（2019年）证明，在甘薯象甲Cylas puncticollis中，以0.01μg dsRNA/μL浓度的dsRNA（靶基因Snf7）处理的人工饲料喂养7天，14天后死亡率为36%。此外，在Cylas puncticollis，Anthonomus eugenii，Myllocerusundecimpustulatus，Anthonomusgrandis等昆虫中，都观察到了较高的RNAi敏感性。Kyre等人（2019年）在针对于Dendroctonusfrontalis的研究中表明，RNAi诱导的死亡率从完全无效到100%不等，具体取决于靶基因。 

目前来看，象甲科昆虫显示了较高的RNAi敏感性，但是象甲科是鞘翅目中最大的科，所含种类较多，因此需要进行更多的研究，以总结该科有关RNAi敏感性的模式。 

露尾甲科Family Nitidulidae 

露尾甲科是一个重要的科，包括几种非常重要的植物害虫。该科第一个被报道的饲喂RNAi的昆虫是Aethinatumida，该虫是开花植物物种的易感害虫。Powell等人（2017年）研究表明，饲喂33μgdsRNA/g人工饲料6天后，与对照组100%的成虫羽化率相比，处理组有73~93%的成虫羽化率。该科另一个进行饲喂RNAi的物种是Brassicogethesaeneus。Knorr等人（2018年）饲喂1μg dsRNA/μL饲料14天后，检测的4个靶基因，成虫至少有90%的死亡率，显示了较高的RNAi敏感性。Willow等人(2020,2021)通过SIGS方法研究了B.aeneus对RNAi的敏感性，结果表明，在某些情况下，较高浓度的dsRNA对B.aeneus的影响较小。 

上述研究表明，无论是A. tumida还是B. aeneus，都表现出对饲喂RNAi的轻微或中度易感性。 

吉丁虫科和天牛科Families Buprestidae and Cerambycidae 

吉丁虫科和天牛科是以草本和木本植物的根、茎和叶上的组织为食的植食性物种。 目前，吉丁虫科唯一一种被检测过饲喂RNAi敏感性的昆虫是Agrilusplanipennis。Rodrigues等人（2017年）持续4天饲喂A. planipennis幼虫dsRNA，并在10天时监测A.planipennis的死亡率。观察到1、6和10μg dsRNA/μL处理分别导致30%、35%和78%的幼虫死亡。最近，Leelesh和Rieske（2020）证明，饲喂细菌表达的dsRNA，能够导致A.planipennis幼虫的47~69%死亡率（取决于目标基因）。

天牛科唯一一种用于检测饲喂RNAi敏感性的是Anoplophoraglabripennis。Dhandapani等人（2020a）将A. glabripennis幼虫暴露于含有dsRNA的食物中3天，并在长达10天的时间内监测死亡率。饲喂2、5和10μgdsRNA/天的A.glabripennis幼虫死亡率分别为17~25%、50~67%和75~90%。然而，另一项研究中，每天对A.glabripennis喂食15μg dsRNA持续3天，造成A. glabripennis的死亡率约为20%。

对该科目昆虫进行的饲喂RNAi试验较少，还不足以说明该科昆虫RNAi的敏感性。

结论

目前很少有研究区分不同科的昆虫的RNAi敏感性。在该篇综述中，发现目前为止，只有一半的鞘翅目昆虫对于饲喂RNAi较为敏感。同时，在叶甲科昆虫的研究中，虽然使用了不同的方法和浓度，但是迄今为止研究的所有叶甲科昆虫似乎对饲喂RNAi高度敏感，这可能是导致我们认为大多数鞘翅目动物对饲喂RNAi高度敏感的一个原因。而很多科的鞘翅目昆虫，dsRNA处理后，并不能有效的被抑制，或者是产生相应的表型。
RNAi技术可能会在防治鞘翅目昆虫中发挥重要作用。针对不同科的昆虫，可以采用HIGS、SIGS、树干注射等方法，进行相应的防治，同时使用转基因和非转基因方法防治鞘翅目害虫的仍然是极有可能的。

原文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.790816