通過切斷基因來殺死害蟲的作物

植物是許多真核生物中的一種，通過使用稱為RNA干擾的過程阻斷蛋白質翻譯，可以“關閉”它們的一個或多個基因。研究人員現(xiàn)在通過設計農(nóng)作物來生產(chǎn)特定的RNA片段，這些片段在被昆蟲攝入后，啟動RNA干擾以關閉生命或繁殖所必需的目標基因，殺死或消毒昆蟲。生物技術趨勢即將出版的關于環(huán)境生物技術的特刊中回顧了這種方法的潛力。

由于化學農(nóng)藥引起人們對昆蟲抗性，附帶環(huán)境損害和人體暴露風險的擔憂，轉基因方法正成為未來害蟲防治的有吸引力的選擇。例如，某些玉米和棉花菌株已被改造以從蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)(Bt)中產(chǎn)生蛋白質毒素，其毒害某些蠕蟲，甲蟲和蛾。RNA干擾增加了另一種程度的微妙之處，即通過關閉消耗作物的害蟲中的必需基因。

“基于RNA干擾的害蟲控制可以提供基本上免費的保護，因為一旦品種開發(fā)，植物就可以繼續(xù)使用它而不需要額外的殺蟲劑應用，”聯(lián)合資深作者Ralph Bock說道。德國馬克斯普朗克分子植物生理學研究所。

RNA干擾策略還可以解決圍繞化學農(nóng)藥的環(huán)境和人類毒性問題。“當我們用RNA干擾技術瞄準一種主要害蟲時，我們真正希望的是整體殺蟲劑使用量大幅減少，”馬克斯普朗克化學生態(tài)研究所所長共同資深作者David Heckel說。

除了應用成本和環(huán)境優(yōu)勢外，該方法的倡導者還指出了尋找遺傳目標及其物種特異性的靈活性。雖然有機磷酸鹽等化學殺蟲劑通過使昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)超負荷起作用，但合適的RNA干擾靶標可能會控制某些東西，如細胞蛋白質分選，這些東西是必不可少的，但卻是必不可少的。此外，即使某些目標基因在物種間相似，最佳設計的RNA片段也只能抑制一個物種及其最近的親屬，而不是像一些化學殺蟲劑那樣壓倒非威脅性昆蟲。

早期通過遺傳修飾進行有害生物控制的嘗試已經(jīng)引起了人們對這些蛋白質在某些昆蟲中產(chǎn)生毒性的關注，這些問題引起了對收獲和攝取作物時這些蛋白質會發(fā)生什么的擔憂。“對轉基因蛋白質的反對意見涉及它們對人類可能的毒性或過敏性的擔憂，但是通過RNA干擾策略，沒有制造蛋白質，只需要一些額外的RNA，”博克說。

RNA干擾在它可以對所有主要作物及其害蟲起作用之前面臨多重障礙。在植物方面，科學家尚未找到一種方法來轉化谷物葉綠體基因組，如水稻和玉米，這是生產(chǎn)足夠RNA片段以高速消滅害蟲的最直接途徑。在昆蟲方面，突出的害蟲如一些毛蟲可以降解這些碎片，避免目標基因的關閉。

Bock和Heckel都認為RNA干擾技術距離該領域大約需要6到7年，但他們對改變圍繞農(nóng)業(yè)轉基因技術的爭論的潛力持謹慎樂觀態(tài)度。“科羅拉多馬鈴薯甲蟲現(xiàn)在幾乎遍布全球，甚至進入中國，”Heckel說。“由于這種主要害蟲的傳播對殺蟲劑具有抗性，因此轉基因馬鈴薯的發(fā)展有一個很好的例子，試圖阻止這種趨勢，并希望它將證明有足夠的優(yōu)勢來克服對任何和所有遺傳修飾的反對。作物“。

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