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基本信息
- 項目名稱：
- 基于RNA干擾的害蟲防治新技術(shù)
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 以玉米螟幼蟲期基因OfSP為模板，合成dsRNA（dsOfSP）。以50ng/μl、1μl/頭，噴灑玉米螟1齡幼蟲，校正死亡率3天52.5%，5天65.6%，10天全部死亡。檢測表明，第5天該基因表達(dá)即被顯著抑制。用同樣濃度和劑量dsOfSP處理棉鈴蟲1齡幼蟲，校正死亡率5天5.1%，10天小于10%，90%個體可完成發(fā)育。 RNA干擾技術(shù)可高效殺死目標(biāo)害蟲，對其他生物影響很小，不存在環(huán)境污染。
- 詳細(xì)介紹：
- 以玉米重要害蟲亞洲玉米螟為研究對象，以RNA干擾技術(shù)為依據(jù)，探索一種環(huán)境友好的害蟲防治新技術(shù)。 利用高通量的二代測序技術(shù)獲得了亞洲玉米螟幼蟲期特異表達(dá)的基因OfSP的全長cDNA。以該基因為靶標(biāo)合成雙鏈RNA (dsRNA)，用熒光標(biāo)記的方法證明了dsRNA可以穿過昆蟲的體壁進(jìn)入體腔。因此，將dsRNA直接噴灑在害蟲體壁上就可以實現(xiàn)相應(yīng)基因的沉默并導(dǎo)致其死亡。 以亞洲玉米螟OfSP基因為模板，體外合成dsRNA（dsOfSP），用50ng/μl的濃度，以1μl/頭的劑量噴灑亞洲玉米螟的1齡幼蟲，3天后的校正死亡率達(dá)到52.54%，5天后的校正死亡率為65.65%，10天后幼蟲全部死亡。定量PCR檢測結(jié)果表明，從第5天開始，該基因的表達(dá)被顯著抑制。 再用同樣的濃度和劑量的dsOfSP處理1齡的棉鈴蟲，處理5天后的校正死亡率為5.12%，處理10天后的校正死亡率不到10%，90%以上的個體均能完成整個發(fā)育周期，并能正常產(chǎn)卵。 上述結(jié)果表明，用某種害蟲特異基因的dsRNA，僅能選擇性地殺死目標(biāo)害蟲，對其他同類害蟲的影響非常小。由于這些基因在人和小鼠中均沒有同源序列，因此，不可能對人和其他生物造成傷害。同時，由于dsRNA比較容易降解成對人和其他生物無害的核苷酸，因此，也不會帶來環(huán)境污染問題。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的和基本思路： 由農(nóng)作物的農(nóng)藥殘留問題和轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的潛在生態(tài)安全問題引發(fā)了對于害蟲防治方法的思考。希望能夠借助RNA干擾、高通量測序等技術(shù)，探索出一種高效、安全、可用的害蟲防治新技術(shù)。 創(chuàng)新點： 1.首次將RNA干擾技術(shù)應(yīng)用于亞洲玉米螟的防治。 2.探索出噴灑這種簡便可行的導(dǎo)入外源雙鏈RNA的方法。 3.探索出針對某種害蟲大量篩選靶標(biāo)基因的方法。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.發(fā)現(xiàn)調(diào)控亞洲玉米螟生長的關(guān)鍵基因。 2.探索一種簡便、高效、可行的將雙鏈RNA導(dǎo)入到亞洲玉米螟體內(nèi)的方法。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.獲得OfSP基因的全長cDNA序列，并提交GenBank。 2.該基因dsRNA對亞洲玉米螟致死中濃度及其對棉鈴蟲的致死效果評價
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 1.將RNA干擾技術(shù)應(yīng)用于害蟲防治的科學(xué)性: 利用RNA干擾的原理，將昆蟲生長發(fā)育過程中關(guān)鍵基因的沉默可能致死的現(xiàn)象用于害蟲防治之中。這是對最新科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)原理的合理應(yīng)用。 2.害蟲靶標(biāo)基因篩選的科學(xué)性：利用轉(zhuǎn)錄組和數(shù)字基因表達(dá)譜技術(shù)，科學(xué)地選擇幼蟲期特異表達(dá)的基因，在害蟲發(fā)生為害的早期進(jìn)行防治。這樣不僅能高效地殺死目標(biāo)害蟲，而且不會對其他生物造成傷害。 先進(jìn)性： 按發(fā)展的階段劃分，目前最先進(jìn)的害蟲防治技術(shù)是轉(zhuǎn)外源毒蛋白基因的抗蟲轉(zhuǎn)基因植物。但由于其潛在的生物安全性和生態(tài)安全性問題，目前還不能在糧食作物中推廣應(yīng)用。與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因抗蟲技術(shù)相比，本發(fā)明利用昆蟲特異基因的雙鏈RNA直接噴灑進(jìn)行害蟲防治，是目前國際上最先進(jìn)的技術(shù)。該技術(shù)還具有安全性、可選擇性和易于推廣應(yīng)用等技術(shù)優(yōu)勢。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股。
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片和樣品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1.殺蟲特異性強(qiáng)，可以實現(xiàn)針對目標(biāo)害蟲的防治。 2.幼蟲期發(fā)育特異基因較多，可對低齡幼蟲進(jìn)行防治，也可以利用多個針對不同基因的制劑混合或輪流使用，避免害蟲產(chǎn)生抗性。 3.噴灑方法使用方便，易于推廣。 4.dsRNA制劑在自然條件下可以降解，不會對環(huán)境造成污染。 適用范圍： 本作品的研究結(jié)果適用于鱗翅目、雙翅目害蟲的防治。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 1.鱗翅目害蟲占害蟲總數(shù)的75%，該方法具有廣泛的應(yīng)用前景和價值。 2.將合成的dsRNA添加保護(hù)劑，直接噴灑于農(nóng)作物上，操作簡便，易于推廣。 3.dsRNA可利用工程細(xì)菌進(jìn)行大量表達(dá)，便于規(guī)?；a(chǎn)，成本較低，效益可觀。 4.產(chǎn)品對人和其他動植物無害，對環(huán)境無污染。
同類課題研究水平概述
- 1.RNA干擾技術(shù)在害蟲防治中的可行性及研究進(jìn)展 RNA干擾（RNA interference，RNAi）技術(shù)是近年來研究基因功能的新技術(shù)，針對某一基因，利用外源導(dǎo)入的雙鏈RNA（dsRNA）可以實現(xiàn)相應(yīng)基因的沉默，關(guān)鍵基因的沉默可能有致死作用。近幾年，昆蟲學(xué)家對RNAi技術(shù)用于害蟲防治的可能性越來越重視，研究逐漸增多。 最近幾年，利用RNAi技術(shù)進(jìn)行害蟲防治的研究又取得了一系列成果。Zhou等（2008）用高劑量的內(nèi)源性消化纖維素酶和六聚體貯藏蛋白飼喂白蟻，結(jié)果會影響保幼激素的調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致白蟻的畸形和死亡，這項研究提供了兩個可用于RNAi技術(shù)的靶標(biāo)基因，并為白蟻的防治提供了新的技術(shù)。 Zhao等（2011）的一項研究更為RNAi技術(shù)應(yīng)用于害蟲防治展現(xiàn)了更大的希望。他們用含有五種基因dsRNA的工程菌菌液飼喂馬鈴薯甲蟲，可導(dǎo)致靶標(biāo)基因的特異沉默，并導(dǎo)致馬鈴薯甲蟲的死亡和體重增加，這是首次報道在昆蟲中利用直接飼喂含有dsRNA的菌液而成功致死的實例，這項研究使得大規(guī)模生產(chǎn)dsRNA并應(yīng)用于田間試驗成為可能（Zhao et al., 2011）。 2.植物表達(dá)昆蟲dsRNA及其在害蟲防治中的應(yīng)用研究 2007年，中國科學(xué)院上海生命科研究院的Mao等人，將表達(dá)P450基因dsRNA的擬南芥飼喂棉鈴蟲，導(dǎo)致棉鈴蟲發(fā)育延遲（Mao et al., 2007）；同年，孟山都公司的Baum等人的研究也表明，玉米根螢葉甲在取食了表達(dá)V-ATPase基因dsRNA的轉(zhuǎn)基因玉米后，幼蟲發(fā)育受阻或死亡（Baum et al., 2007）。該方法不僅降低了植物中轉(zhuǎn)入外源毒蛋白基因的生態(tài)風(fēng)險，也使得利用RNAi技術(shù)進(jìn)行害蟲防治有了實質(zhì)性的突破。 3.RNA干擾技術(shù)及其在害蟲種間特異性中的研究 盡管V-ATPase沉默對防治玉米根螢葉甲非常有效，但是，Whyard等人（2009）的研究表明，用V-ATPase基因的dsRNA飼喂果蠅、赤擬谷盜、蚜蟲和煙草天蛾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一基因并不能導(dǎo)致這幾種昆蟲的死亡。同樣，即使對同科不同種的果蠅飼喂同樣的dsRNA也不能對它們產(chǎn)生相同的致死效率。這項研究證實了dsRNA處理昆蟲具有極高的種間特異性，對非靶標(biāo)害蟲危害極小，因此，RNAi被看作是新一代的種間特異殺蟲劑的理想選擇。
