Короткий опис(реферат):
Chemical pesticides have been gradually replaced by other methods for controlling pests and pathogens in the agriculture, due to the serious “3R” problems (resistance, resurgence, and residue) caused by them. Meanwhile transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) toxins have been extensively planted for insect pest control, but the evolution of Bt resistance in target pests threatens the sustainability of the approach. The researches to find new ways for controlling pests effectively never stop. Biological control for pest has gained acceptance in recent years with the advantages of no pollution and continuous effects. However, the biological methods are also facing many problems: their effectiveness are strongly affected by environmental factors or the insect host; it is difficult to get large numbers of natural enemies’ insects by artificial reproduction and it is very expensive for producing insect natural enemies in laboratories. With the development of molecular biology technology, it has become a new trend for biological pest control by using modern molecular biological targets. RNA interference (RNAi) is a highly conserved post-transcriptional gene silencing mechanism that existed in insects by which the mRNA is targeted for degradation by the double-stranded RNA (dsRNA) or the inducing homologous mRNA, resulting in the sequence specific inhibition of gene expression. RNAi technology not only plays an important role in the study of insect functional genome, but also has great potential in pest control. RNAi was listed as one of the top ten scientific breakthroughs by Science magazine in 2001, and it was also awarded of the Nobel Prize for its discoverers in 2006. RNAi has high efficiency and strong specificity, and it is widely used for studying the function of the target gene or explore experimental treatment for diseases. When the target genes in insects was knocked down via RNAi, it always led to insect death or behavioral defects. This method is an environmentally friendly biotechnological one for pest control, and it rarely causes resistance with other insecticides. Therefore, RNAi technology is considered as a potential pest control strategy, which has great potential, beneficial in insect protection, development of new pesticide, etc., and this has been successfully used in Hemiptera, Orthoptera, Diptera insects and others. In this paper the silencing mechanism of RNAi, several ways of dsRNA transplanting into insects, and factors determining RNAi efficiency on application of insect are mainly described. Finally, we also reviewed the existing problems and some current solutions of RNAi technology, in order to discuss further the mechanism and existing problems of RNAi that applied in pest control. This will provide a new insight in pest management by RNAi technology.
Суть розробки, основні результати:
Через серйозні проблеми, які спричиняють хімічні пестициди – «3R» (формування стійкості до них, переродження та шкідливі залишки), вони поступово замінюються в сільському господарстві іншими методами боротьби з шкідниками та патогенами. Водночас, трансгенні культури, що експресують токсини Bacillus thuringiensis (Bt), були широко залучені для боротьби з комахами-шкідниками, але еволюція стійкості до Bt у задіяних шкідників загрожує надійності такого підходу. Дослідження щодо пошуку нових способів ефективної боротьби з шкідниками ніколи не припиняються. В останні роки отримав визнання біологічний метод боротьба з шкідниками, оскільки дає перевагами щодо відсутності забруднення та безперервного впливу на довкілля. Проте, біологічні методи також стикаються з багатьма проблемами: на їхню ефективність сильно впливають фактори зовнішнього середовища або комаха-господар; важко отримати велику кількість комах природних ворогів шляхом штучного розмноження, це дуже дорого для виробництва у лабораторіях комах – природних ворогів. З розвитком технологій молекулярної біології за допомогою сучасних молекулярно-біологічних мішеней отримано нову тенденцію для біологічної боротьби з шкідниками. Інтерференція РНК (RNAi) є висококонсервативним механізмом приглушення генів після транскрипції, який існував у комах. За допомогою цього мРНК націлена на деградацію дволанцюгової РНК (dsRNA) або гомологічної мРНК, що призводить до інгібування специфічної послідовності генів. Технологія RNAi не тільки відіграє важливу роль у вивченні функціонального геному комах, але також має великий потенціал у боротьбі з шкідниками. У 2001 році технологію RNAi було занесено журналом Science до складу десяти найкращих наукових проривів, а також його першовідкривачів удостоєно Нобелівської премії у 2006 році. RNAi має високу ефективність і сильну специфічність, широко використовується для вивчення функції цільового гена або дослідження експериментального лікування хвороб. Коли цільові гени комах знищувалися за допомогою РНК-і, це завжди призводило до загибелі комах або поведінкових дефектів. Це є екологічно чистий біотехнологічний метод для боротьби з шкідниками, він рідко викликає стійкість до інших інсектицидів. Тому технологія RNAi розглядається як потенційна стратегія боротьби з шкідниками, яка має великий потенціал, корисна для захисту від комах та розробки нових пестицидів тощо. Ця технологія успішно використовується у комах Hemiptera (напівкрилих), Orthoptera (прямокрилих), Diptera (двокрилих) та інших. У цій роботі в основному описано механізм приглушення RNAi, кілька способів трансплантації dsРНК комахам та фактори, що визначають ефективність RNAi при застосуванні на комахах. Нарешті, ми також розглянули існуючі проблеми та деякі поточні рішення технології RNAi, щоб додатково обговорити механізм та існуючі проблеми RNAi, які застосовуються у боротьбі з шкідниками. Це додає нове уявлення про боротьбу з шкідниками за допомогою технології RNAi.