植物抗虫研究取得重要突破

我所最近在植物抗虫与生物技术领域的研究工作取得突破性进展。我所研究员、中国科学院院士陈晓亚和他的博士研究生毛颖波发明了一种植物介导的昆虫RNA干扰技术，可以有效、特异地抑制昆虫基因的表达，从而抑制害虫的生长。该技术利用植物表达与昆虫特定基因匹配的双链RNA分子，当昆虫取食这类植物后，其靶基因的表达被明显降低。该研究组以棉花和棉铃虫为研究对象，首先分离了棉铃虫参与棉毒素(棉酚)解毒的P450基因。用表达相应双链RNA的转基因植物喂食后，棉铃虫P450基因的表达显著降低，对棉酚的耐受性大大减弱。再用含有棉酚的饲料或棉花叶片喂食，这些棉铃虫生长缓慢，甚至死亡。这一技术不仅为昆虫的功能基因组研究提供了便捷的方法，也为农业害虫的防治提供了特异性更强且环境安全的新思路、新技术。相关论文于11月4日在国际著名杂志《Nature Biotechnology》在线发表；同期，美国孟山都James Roberts研究组也发表了“转双链RNA玉米比传统玉米受玉米根虫影响较小”的论文。

《Nature》杂志对该项研究给予了密切关注和高度评价，被列为本期《Nature》及其系列杂志的突出亮点论文之一，认为“这是第一次成功报道利用植物自生表达昆虫基因的双链RNA来抑制植食性昆虫防御基因的论文”；“这一技术的一个非常重要的优势在于它表明植物表达的干扰RNA能够用来抑制植食性昆虫的防御基因”；“通过这一技术改良的植物比利用杀虫剂不分青红皂白的将所有昆虫杀死更符合社会发展的需要”。

RNA干扰是一种新发现的基因调控机制，已被广泛用于研究基因功能，在人类疾病治疗方面也很有前景。植物体内存在大量小RNA，其中只有很小的一部分确定了其靶基因，多数植物小RNA的功能尚属未知。植物介导的昆虫基因RNA干扰技术的发明揭示，植物内源小RNA可能与植物的抗虫性有关，这对研究植物与昆虫的协同进化具有重要的理论意义。同时这一技术能够特异性的抑制昆虫防御基因的表达，为开发更有效的转基因抗虫植物开辟了新方向。

棉花是我国重要的经济作物，全国年种植面积500万公顷左右，约占世界棉花种植面积的13%，最高年份接近700万公顷，占世界棉花种植面积的近20%。我国主要植棉区农业人口达3亿之多，从事棉纺及相关行业人员超过1000万人，棉纺织品每年出口创汇达500多亿美元。 然而，病虫害对我国的棉花生产造成严重影响，仅棉铃虫每年造成的经济损失就达数十亿元，严重年份甚至可超过100亿元。为解决棉铃虫给棉花生产造成巨大危害这一世界性难题, 从20 世纪80 年代开始,各国对转基因抗虫棉开展了大量研究工作。虽然目前的转基因抗虫棉(主要是转Bt基因)可以有效减轻棉铃虫的危害，但是存在抗虫持久性、特异性等问题。尤其是近年来陆续发现棉铃虫对这些抗虫棉逐渐产生抗性，转Bt基因棉花的抗虫性在不断下降，棉铃虫的危害又出现逐步加重的趋势。因此，开发新的转基因抗虫植物成为研究的热点，陈晓亚研究组的这一发现，为新型抗虫植物的发展提供了一条新的途径和方法。