rna干扰在植物寄生线虫上的运用

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1、摘要综述RNA干扰作为一种有效的研究植物寄生线虫功能基因组的反向遗传学技术及其相关特征，以为通过植物介导的RNA干涉成功运用于研究及植物抗线虫育种提供新策略。关键词RNA干扰；植物寄生线虫；运用中图分类号Q78文献标识码A文章编号1007-5739(2011)10-0036-03植物寄生线虫是世界农作物的重要病原物之一，每年造成全世界农作物受损高达1250亿美元⑴。最近已经对线虫引起的损失进行了全面的调查，而这个数据明显低于实际损失水平。线虫引起的病害症状常常不明显，种植者往往在它们引起非常严重的病害时才

2、发现。因此，其造成的损失往往被误认为是其他次生病害引起的。最重要的内寄生线虫是根结线虫属(Meloidogyne)、胞囊属(Heterodera)和球胞囊属(Globodera)的线虫。它们具有广泛的寄主，可以引起严重的病害，造成大量的损失。目前，植物寄生线虫的防治以农业措施、应用抗性品种和化学防治为主［2］。单独用农业措施防治时，效果不理想，因鞄囊线虫生命力强，可在土壤中存活多年；化学防治成本高,且使用的杀线虫剂所产生的毒性和引起的环境问题限制或者禁止其使用。通过抗性植物抑制植物线虫繁殖，是最有效的防治

3、植物线虫方法［3-4］,但毒力强的线虫会对抗性基因产生抗性，使抗性基因发挥作用不理想。利用RNA干扰(RNAinterference,RNAi)技术作为靶标识别的工具，是一种新兴、极有前途的防治植物线虫方法。IRNAi简介RNAi是自然存在的一种细胞现象。它是由dsRNA介导、序列特异性的转录后基因沉默。在Fire等［5］首先在自由生活线虫秀丽小杆线虫中发现由双链RNA触发的RNA沉默现象之前，该现象在植物上被描述为转录后基因沉默［6-8］o在进一步的研究中，人们相继在真菌［9］、昆虫［10］＞两栖动物［

4、口］和哺乳动物［12-13］中发现了这一效应。这说明，RNAi可能是生物体中存在的一种普遍现象，代表了一个古老的细胞反应通路。RNAi可以作为一种工具，用于研究一些有机体基因的功能或者作为控制病原物的一种新方法。2线虫中RNAi的机制RNA干扰的基本机制虽然在体制和遗传效应方面有所差异，但在真核生物上是保守的。RNA干扰是由与内源基因具有同源性的dsRNA触发的。小干扰RNA(smallinterferenceRNA,siRNA)是一种小片段dsRNA,dsRNA可被Dicer特异性识别并结合为酶-dsR

5、NA复合体，在三磷酸腺昔(ATP)的参与下，活化的Dice将dsRNA切割成许多siRNA[14-16]oRNA诱导的基因沉默复合物(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)由siRNA与核酸酶以及其他蛋白质结合形成，此发生在RNAi的效应阶段[12]。研究表明，RISC的主要组成部分是Argonaute蛋白家族(AGO),AGO蛋白在siRNA指导下，寻找细胞中同源mRNA并与之特异性结合，在距离siRNA3端约12个bp处运用核酸内切酶切割mRNA[14-16]0切割后的mR

6、NA很快被其他核酸酶降解，从而导致目的基因沉默。许多生物化学和遗传学实验结果表明，在RNAi过程中有新的dsRNA合成[14-16]o一种RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase,RdRP)[14-16]在线虫、番茄、拟南芥和脉抱菌中均存在，以siRNA为引物，以靶基因mRNA为模板，新生dsRNA,dsRNA又被Dicer酶特异性识别,切割生成新的siRNA,介导新一轮同源mRNA的降解，形成循环逐级放大效应[17],从而导致目的基因完全降解沉默。在抱囊线虫和根结线

7、虫中,一些导致沉默的基因已经被靶定，其表现型和分子作用的结果均有报道[18]o然而关于RNAi过程中的分子机理尚需深入研究。3植物寄生线虫中RNAi3.1植物寄生线虫RNAi的方法3.1.1浸泡导入外源dsRNAoRNA干涉用于植物寄生线虫最早用外源dsRNA浸泡线虫的方式来导入线虫体内。dsRNA可以通过虫子的体表、口腔等多个部位进入虫体的内部，这种特性适合于线虫的任何阶段，有利于研究不同生长阶段的基因功能。植物寄生线虫早期的RNAi方面的研究集中使用该方法进行。随后，研究发现章鱼胺、间苯二酚和亚精胺等

8、化学物质可以帮助刺激线虫吸收dsRNAoUrwin等［19］首先使用章鱼胺刺激马铃薯白线虫(Globoderapallida)和大豆抱囊线虫(Hete-roderaglycines)的二龄幼虫口腔消化。Fanelli等［20］将花生根结线虫卵粒浸泡于含几丁质合成酶dsRNA的溶液中，抑制了线虫的孵化；Bakhetia等［21］诱导南方根结线虫二龄幼虫进食过氧化物酶dsRNA,降低了其寄生能力；Chen等［22］用包含50mmo