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农作物能通过关闭其基因来杀死害虫
日期:2017-08-29 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     与很多其他真核生物一样,植物能够利用一个名叫“RNA干预”的过程来关闭一个到多个基因,以阻断蛋白质转化。研究人员正在将这些工程作物转化成工具,以生产RNA片段,届时一旦受到昆虫危害,就会激活RNA干预,关闭一个对生命或再生产比较关键的目标基因,进而杀死昆虫或使其失去繁殖能力。这一方法的潜力可见于《生物技术动向》即将发布的环境生物技术特别版。
     化学农药的广泛应用引起了对昆虫抗性、附带环境问题以及人类接触风险的关注,转基因方法正成为未来虫害控制比较具有吸引力的选择。例如,特定的玉米和棉花植株被转变,以生产来自苏云金杆菌(Bt)的有毒蛋白质,并能毒死某些蠕虫、甲虫和飞蛾。RNA干预增加了另一种程度的明敏性,那就是关闭害虫体内的关键基因。
    Ralph Bock是论文的资深作者,也是德国马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的主任。他指出,基于RNA干预的虫害控制能够不花费成本而提供保护,因为一旦品种被研发出来,作物可以持续使用它,而不需要额外施用农药。论文的另一位资深作者是马克斯·普朗克化学生态研究所的主任David Heckel。他强调,RNA干预战略能够解决有关化学农药的环境和人类毒害问题。当应用RNA干预技术来针对一个关键害虫时,人们真正希望能够看到化学农药施用量的大幅降低。
    除了应用成本和环境优势,上述方法的倡导者同样指出,找到遗传目标及其物种的特异性也具有一定的灵活性。尽管诸如有机磷等化学农药工作的原理的是压垮昆虫的神经系统,而合适的RNA干扰目标可能控制某些如细胞蛋白质分选等深奥但不可或缺的东西。此外,即使遇到特定目标基因在不同物种之间相同的情况,最优设计的RNA片段仅能制约一个物种及其近亲,而不能像某些化学农药一样对大量不构成威胁的昆虫也发挥作用。
    早先利用转基因来控制虫害的努力需要工程植物生产对特定昆虫有毒的蛋白质,但这引起了社会各界的广泛担忧,那就是当作物收获甚至被消费掉时,那些有毒蛋白是否会造成健康隐患。对转基因蛋白的反对包括对其可能的毒性和人类过敏性的担忧。然而,RNA干预法则不需要生产蛋白质,只是一些额外RNA。
    要使RNA干预为所有主要农作物服务,还面临多重障碍。就植物一方面而言,科学家还没有发现转变水稻、玉米等粮食作物叶绿体基因组的方法,最为直接的途径就是生产足够的RNA片段来以较高的比率消除害虫。就昆虫一方面而言,诸如毛毛虫等突出的害虫可以降解RNA片段,进而阻止目标基因的关闭。(来源:细胞出版社网站  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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