rna干扰技术在植物品质改良和病虫害防治中的应用

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1、2014年第6期881文献著录格式:王爱英，傅强，赖凤香，等．ＲNA干扰技术在植物品质改良和病虫害防治中的应用［J］．浙江农业科学，2014(6):881－886ＲNA干扰技术在植物品质改良和病虫害防治中的应用王爱英，傅强，赖凤香，王渭霞(中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室，浙江杭州310006)摘要:ＲNA干扰(ＲNAi)是一种强有力的分子生物学技术，近年来，在作物品质改良和病虫害控制方面取得了显著成效。尤其是在多种作物的营养富集、降低有害物质、提高次生代谢物、果实保鲜、病虫害控制等方面已成功应用于生产。应用ＲNAi技术改良植物营养品质和控制病虫害已成为

2、植物营养安全的新策略。本文综述了近年来ＲNAi技术在植物品质改良和病虫害防治中的研究进展，并对其在现代农业发展中的潜力进行了讨论。关键词:ＲNA干扰;植物营养;品质改良;病虫害控制中图分类号:Q789文献标志码:A文章编号:0528-9017(2014)06-0881-06ＲNA干扰(ＲNAinterference，ＲNAi)是指内逐步总结出了植物的ＲNAi作用机制模型，认为源性或外源性双链ＲNA(double-strandedＲNA，ＲNAi可以分为以下3个阶段:起始阶段、效应阶dsＲNA)导致细胞内同源mＲNA发生特异性降解段和扩增阶段。在起始阶段，dsＲ

3、NA是诱导细胞［1］的过程。其发现可追溯到1990年，为培育颜色产生ＲNAi的关键成分，转基因、病毒感染及转座更深的紫色矮牵牛花，将查耳酮合酶基因转入牵牛子活动等都能使细胞产生dsＲNA。这些dsＲNA在花中，结果许多花朵的颜色不但没有加深，反而变内切核酸酶作用下，经由Dicer(DICEＲ-like，成白色或花白色，这种现象被称为共抑制(co-DCL)酶将dsＲNA处理为21～25nt大小的siＲNAsuppression)。这种共抑制现象之后被确认是发生(small-interferenceＲNA)。起始阶段产生的siＲNAs在转录后水平，因此又称为转录后

4、基因沉默的一条链与ＲNA沉默复合物结合(ＲNA-induced［2］(post-transcriptionalgenesilencing，PTGS)。ＲNAisilencingcomplex，ＲISC)，从而阻断基因的表达。现象普遍存在于真菌、果蝇、线虫、涡虫、植物及之后，以mＲNA为模板，siＲNA为引物，在ＲNA动物等大多数真核生物中，它可以阻断生物体内特依赖的ＲNA聚合酶(ＲNA-directedＲNA定基因的表达，从而使细胞表现出特定基因缺失的polymerase，ＲdＲp)作用下，通过类似PCＲ的扩［3－4］表型，是一种在进化上高度保守的调节机制。增

5、作用再次形成dsＲNA，dsＲNA又被Dicer切割产随着科学研究的深入，人们已经从多种生物中分离生次级siＲNA，次级siＲNA又进入下轮循环，这样［5］出参与ＲNAi的一些关键基因，也对ＲNAi产生的就产生了一种级联放大的效应。基本机制有了较深入的了解，ＲNAi在植物品质改1.2特点良和病虫害防治上的应用也已取得丰硕成果。随着1.2.1ＲNAi的序列特异性研究的不断深入，ＲNAi将在植物学研究领域发挥导入到生物体内的siＲNA上的一对碱基突变越来越重要的作用。就会抑制沉默效应，表明ＲNAi具有高度的序列特［6］异性。转化大麦黄矮(BYDV2PAV)的多聚酶

6、1机制和特点基因反向重复序列载体(hpBYDVpol)的转基因1.1机制植株，仅对大麦黄矮病毒免疫，而对谷类该病毒感在大量的生化和遗传学研究基础上，植物学家染，也从另一面证明了ＲNAi技术的序列特异收稿日期:2014-02-10基金项目:国家自然科学基金(31301662);浙江省自然科学基金(LQ12C14001)作者简介:王爱英(1977－)，女，河北邯郸人，助理研究员，博士，主要从事生化与分子生物学方面的研究工作。E-mail:wangaiying@caas.cn。8822014年第6期［7］性。ＲNAi高度的序列特异性使得dsＲNA只能特2在植物品质改

7、良中的作用异地降解与之序列同源的mＲNA，而不会对其他基因产生影响，从而保证了对目的基因的精确沉默。随着ＲNAi机理的不断阐明及将dsＲNA引入植1.2.2ＲNAi的高效性物细胞的方法取得成功，采用ＲNAi技术进行作物ＲNAi存在级联放大效应，双链ＲNA在Dicer品质改良已显现出巨大的潜力。目前，利用ＲNAi酶催化下形成siＲNA，siＲNA解链后一种是直接靶技术已经成功地进行了多种作物不同方面的品质改向结合mＲNA，另一种是解链后与ＲISC形成复合良，现综述如下。物，这些ＲISC可以专一性地与靶向的mＲNA特异2.1提升农作物品质性结合。根据单链siＲNA

8、结合位点或ＲISC结合位2.1.1改良