二化螟是危害水稻的重要害蟲，在中國頻繁暴發成災，嚴重威脅國家糧食安全。
2020年農業農村部已將二化螟列入《一類農作物病蟲害名錄》。
長期以來，過度依賴化學防治導致 『3R』問題日趨嚴重，亟待尋找安全、綠色、高效的害蟲防控新策略。
寄主介導的基因沉默技術《HIGS》是一種新的農業害蟲防治方法，害蟲在為害轉基因作物的同時攝入外源特異dsRNA，從而誘導害蟲目標基因的RNAi，引發害蟲不良反應達到控制蟲害的目的。
近日，湖南農業大學植物保護學院水稻害蟲研究團隊在國際知名期刊 Plant Biotechnology Journal《IF=13.26》上發表了題為『FAR knockout significantly inhibits Chilo suppressalis survival and transgene expression of double-stranded FAR in rice exhibits strong pest resistance』的研究論文。
研究人員利用基因編輯技術鑒定了二化螟FAR基因功能，並借助HIGS技術構建了表達dsFAR的抗二化螟水稻新材料。
研究團隊長期致力於尋找基於生殖發育調控的害蟲防控新策略。
先前研究表明，二化螟雌蛾卵子成熟過程在蛹期完成，而FAR (fatty acyl-coenzyme A reductase)基因在二化螟蛹期高表達，研究人員首先通過RNAi實驗探究該基因是否參與二化螟生殖發育過程，結果顯示，該基因與卵巢發育無直接相關性。
進一步采用multi-sgRNAs/Cas9基因編輯技術對二化螟FAR保守結構域進行大片段敲除，成功創建二化螟FAR突變體，結果發現敲除FAR後，G0代幼蟲生長發育明顯受阻，存活率顯著下降，提示該基因在二化螟幼蟲生長發育過程中發揮重要作用，可作為創建抗二化螟水稻新材料的靶標。
同時，利用Multi-sgRNAs/Cas9基因編輯技術可在單代二化螟中完成基因功能鑒定，解決了鱗翅目昆蟲難以篩選突變純合體的問題，該技術的成功運用為鱗翅目害蟲基因功能研究提供了有力的工具。
在此基礎上，研究人員利用轉基因工程技術成功構建了表達dsFAR的轉基因水稻株系。
利用Southern印跡雜交及熒光原位雜交分析表明該水稻株系可穩定表達dsFAR，Small RNA測序結果顯示，dsFAR能被水稻內切酶切割為特異的siRNAs。
以具有較高dsFAR表達水平的水稻株系《L#2、L#10、L#11》進行室內外飼喂生物測定實驗，結果表明二化螟在取食過程中可有效吸收外源siRNAs從而高效沉默靶基因，導致其死亡率升高。
更重要的是，二化螟在取食過程中對轉基因株系僅造成局部組織損傷，同時也未發現轉基因植株對非靶標害蟲《白背飛虱》及水稻主要農藝性狀和產量有不良影響。
該研究成果為利用HIGS技術靶向調控二化螟生長發育的關鍵基因進行害蟲防治奠定了基礎，為二化螟綜合治理提供了新的思路。
湖南農業大學水稻害蟲研究團隊邱林博士與李有志教授為該論文共同通訊作者，在讀博士生孫穎娟為第一作者。
該研究得到了國家自然科學基金、湖南省自然科學基金和中國博士後基金等項目的資助。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13906
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