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脂质复合体纳米载体增强RNA干扰效率靶向调控斜纹夜蛾肠道基因实现高效害虫防控
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月10日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7
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为解决化学农药对生态环境的危害及RNAi技术在鳞翅目害虫防控中的稳定性与递送效率瓶颈,台湾研究团队开发了Lipoplex、Polyplex和CS-TPP三种新型RNA纳米递送系统。研究表明,Lipoplex能有效保护dsRNA/siRNA免受热、UV及RNase降解,显著提升SL1A细胞系对siRNA的内吞效率,并通过抑制mesh 基因表达导致斜纹夜蛾幼虫发育障碍和高死亡率。该成果为RNAi生物农药的田间应用提供了稳定高效的纳米载体解决方案。
农业害虫防治长期依赖化学农药,不仅威胁生态环境,还导致害虫抗药性加剧。RNA干扰(RNAi)技术通过特异性沉默害虫关键基因,被视为新一代绿色防控策略。然而,鳞翅目害虫如斜纹夜蛾(Spodoptera litura
)因肠道dsRNase活性和RNA递送效率低下,限制了RNAi的实际应用。更严峻的是,裸露的dsRNA/siRNA易受紫外线、高温和核酸酶降解,田间稳定性差。为此,台湾的研究团队开发了三种新型纳米载体系统,旨在突破这些技术瓶颈。
研究采用Lipoplex(脂质复合体)、Polyplex(聚合物复合体)和CS-TPP(壳聚糖-三聚磷酸盐)三种纳米颗粒,通过体外稳定性实验评估其对RNA的保护作用,利用斜纹夜蛾SL1A细胞系分析细胞摄取效率,并通过活体实验验证其对mesh
基因的沉默效果及杀虫活性。
Maintenance of S. litura
实验室培育多代的斜纹夜蛾幼虫采用含豆粉、酵母提取物的人工饲料喂养,确保实验样本标准化。
siMESH supports MESH mRNA inhibition in early instar larvae
口服0.3?μg剂量的siMESH(靶向mesh
的siRNA)7天后,幼虫mesh
基因表达降低50%,而dsMESH(同靶点dsRNA)未显示显著效果,证实siRNA-Lipoplex组合具有更强基因沉默能力。
Discussion
Lipoplex凭借其阳离子脂质特性,既能压缩核酸分子抵抗降解,又能促进细胞膜融合提升递送效率。该研究首次证明Lipoplex可增强RNAi在鳞翅目害虫中的系统性效应,其环境稳定性通过叶片实验进一步验证,为RNAi农药商业化提供关键技术支撑。
研究结论指出,Lipoplex纳米载体通过双重机制——物理保护RNA分子和增强细胞摄取——显著提升RNAi效率。相较于传统化学农药,该技术具有物种特异性高、环境兼容性好等优势,有望成为可持续农业的重要工具。作者团队特别强调,未来需优化Lipoplex的大规模生产工艺以降低成本,并探索其对非靶标生物的影响。这项发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的成果,标志着纳米生物技术在农业害虫防控领域取得实质性突破。
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