每日科研进展 l 2022.04.23 l

RNA 干扰 (RNAi) 是可用于治理杂草的新一代技术。喷洒小RNA 能有效诱导杂草的基因沉默（称为喷雾诱导基因沉默，SIGS），它不涉及使用转基因，即能达到化学防治的目的。这篇文章介绍了使用 SIGS 作为杂草管理工具面临的主要挑战和机遇。与昆虫学和植物病理学等其他作物保护领域相比，SIGS 在杂草科学中的发展较慢。因此，需要大规模合成 sRNAs，促进其在田间应用的实用性和经济性；同时，开发sRNAs的制剂配方，保护其在植物体内外的稳定性；大幅增加杂草的基因组和转录组信息等。一旦解决这些问题，SIGS 技术就可以像今天使用的除草剂一样在田间使用，直接喷洒在作物上并选择性地控制杂草。这将为杂草管理、除草剂抗性管理和潜在探索新的植物酶靶标提供新工具。

 RNAi技术是一种强大的基因沉默工具，广泛应用于功能基因组学和基因表达研究。目前，该技术在害虫防治领域取得了显著的进展。然而，在杂草科学中，尽管它是一种可行的治理抗除草剂杂草和作为补充杂草综合防治的替代工具，但是发展缓慢。

 SIGS技术在杂草防治中，可以主要靶向以下基因mRNA：1) 除草剂靶标；2) 基因沉默后，会引起靶标生物致死的基因；3) 维持靶标生物正常生长和发育相关的基因（图 1）。

这项新技术应用范围广泛，超出迄今为止化学防治所能达到的范围（图 2）。除了沉默已知的除草剂目标，由于各种因素（如商品成本或监管问题）尚未开发的除草剂的潜在目标也可能被沉默；在耐药性管理中，通过增加基因表达赋予耐药性的基因，甚至在非靶位点耐药性中引起代谢解毒的基因；以及与作物开花、不育、胚胎形成、休眠和细胞破碎有关的新基因都是潜在靶标基因。

尽管 RNAi 技术在植物病理学和昆虫学方面取得了重要进展，但它在杂草科学中的发展受到了限制。用于杂草控制的 RNAi 技术没有像其他作物保护领域一样快速发展的主要原因有四个：1. sRNAs 在植物内部的稳定性和传递；2. 许多杂草与作物在属或种水平上的密切相关性，给靶标基因的杂草种间特异性带来了挑战；3. 杂草的测序和注释基因组信息较少；4. sRNAs 的生产成本。

 与其他作物保护领域相比，杂草科学中的 SIGS 需要克服更多的障碍。例如，在植物中应用时，可喷雾的sRNA必须采用稳定的配方，才能使其通过叶表皮和细胞壁传递到目标。此外，昆虫和植物之间的遗传分化远高于杂草和作物之间的差异，这也为杂草特异性靶标基因的筛选带来了一定的困难。然而，SIGS 仍有望成为下一代杂草控制技术（图 3）。该工具是全新的，可与其他杂草管理措施联合使用。同时，纳米技术，制剂技术，医学研究开发的设计工具等，都能够促进RNAi技术在杂草防治中的应用与开发。

原文链接：https://doi.org/10.51694/AdvWeedSci/2022;40:seventy-five006