蚜虫是危害小麦生产的主要害虫之一，据统计，我国每年小麦蚜虫危害面积可达2.5亿亩，造成减产15-30%，严重时可高达50%。近年来, 全球气候变暖、耕作制度变化等因素使麦蚜的繁殖能力和适应性显著增强，其危害日趋严重。目前，麦蚜防治以喷洒农药为主，但大量使用农药，不仅对人畜有害，而且造成了严重环境污染。培育抗虫小麦品种是防止蚜虫为害的最有效途径，但由于小麦现有种质资源中缺乏有效的抗蚜基因，抗性机制不明确，常规小麦抗虫育种难以奏效。RNA干扰（RNA interference, RNAi）因其靶标基因选择灵活、专一性强、对人畜无任何毒害、不易使昆虫产生抗性、对昆虫天敌和其它微生物无副作用等优点。因此, 植物介导的RNAi技术已成为农作物抗虫基因工程的热点之一。当转基因植物表达蚜虫取食相关的特异基因的dsRNA，蚜虫取食植物后，通过蚜虫体内自身的RNAi系统性传递，下调或沉默自身基因的表达，进而影响蚜虫的生长发育、甚至导致死亡。目前，通过RNA干扰控制小麦蚜虫危害的研究，还少有报道。
近日，中国农业科学院作物科学研究所夏兰琴研究组在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为 Silencing an essential gene involved in infestation and digestion in grain aphid through plant-mediated RNA interference generates aphid-resistant wheat plants 研究论文，利用小麦介导的RNA干扰方法获得抗蚜虫小麦。
鉴于麦蚜在我国小麦生产中的重要危害，夏兰琴团队先后分离鉴定了小麦蚜虫诱导抗性相关基因Tafps (Zhang et al., 2015, New Phytologist, 206:1101-1115)，利用Illumina RNA De novo测序 (RNA-seq)，分别进行了麦长管蚜取食前后的肠道转录组测序（Zhang et al., 2013, BMC Genomics, 14:560）、麦长管蚜转录组测序(Wang et al., 2015, Functional Integrative Genomics, 15:211-223)、麦长管蚜和豌豆蚜比较转录组测序 (Wang et al., 2014, BMC Genomcis, 15:1023)，并通过dsRNA体外蚜虫饲喂试验，先后筛选出多个对蚜虫致死效果较好的蚜虫特异RNAi靶标基因。
在该研究中，夏兰琴团队分离鉴定了麦长管蚜中一个与消化吸收相关的关键RNAi 靶标基因SaZFP, 并在小麦中表达SaZFP-dsRNA。蚜虫生测等研究结果表明，蚜虫取食表达SaZFP-dsRNA的植物后，蚜虫体内SaZFP mRNA明显下调，进而导致蚜虫发育时间明显延长、蚜虫存活率及繁殖能力均显著降低。进一步分析表明，该RNAi效应可有效传至下一代。
Silencing a SaZFP gene by plant-mediated RNAi for wheat protection against
aphid infestation
该研究不仅发现了蚜虫中一种新的有效的RNAi靶点，而且还证明了植物介导的RNAi干扰消化吸收关键基因，可以作为一种有效的小麦蚜虫控制策略。
作科所已毕业博士研究生孙永伟博士和英国洛桑试验站 Caroline Sparks为本文第一作者，夏兰琴研究员为本文通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、转基因专项和中国农科院创新工程资助。
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