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辽宁蚕业研究所唐瑞课题组在Int J Biol Macromol上在线发表了题为“Inundative practice for screening siRNA management candidates against a notorious predatory beetle using olfactory silencing”的研究成果。该研究中转录组测序和数据分析服务由元莘生物提供。
大星步甲作为一种捕食野生蚕的掠食性害虫，对野生蚕场有极大的威胁，对蚕丝生产造成重大威胁，并且由于其与有益蚕共存，传统的农药喷剂由于其广谱性而存在局限，影响了蚕丝场中存在的有益的节肢动物，因此需要采取特定物种的控制措施。本研究中，采用综合多靶点RNAi方法，可以通过独立沉默不同性别的16个气味受体（ORs）来破坏大星步甲的嗅觉感知；研究发现了四个靶向ORs的RNAi可以有效破坏大星步甲的嗅觉感知；并且在研究过程中发现，RNAi对大星步甲的嗅觉影响存在性别上的差异。
dsRNA（双链RNA）和siRNA（双链干扰RNA）诱导的RNAi（RNA干扰），是一种可精确调控昆虫种群的策略，通过针对特定物种的基因进行的RNAi，可以有效控制在蚕丝生产期间对蚕种群构成危险的大星步甲的种群数量。大星步甲主要依靠嗅觉线索进行定位和识别猎物，其针对蚕的成功定位主要是对12种关键挥发物的嗅觉定位，这些化学信号被相应的气味受体（ORs）进行处理。本研究中针对大星步甲的ORs相关基因设计siRNA，研究CmaxORs对特定化学挥发物的体内外编码模式；针对大星步甲的嗅觉相关受体进行RNAi的有效调控；这些研究发现有助于目前对蚕丝养殖场的嗅觉生态的理解，并有助于深入了解养殖场中涉及植物、蚕和蚕掠食者的复杂生态系统。最终目标是确定潜在的候选si0Rs，可用于开发精确的蚕场害虫综合害虫管控流程。
研究为了靶向特定的气味受体（CmaxORs），选取了16种ORs进行体内测试，为每个受体设计siRNA，对每只大星步甲进行注射。注射之后的转录本表达检测结果显示，在雌性中：siOR注射导致10个CmaxORs的表达降低，即CmaxOR1、OR2、OR3、OR6、OR7、OR8、OR10、OR12、OR21和OR35；在雄性大星步甲中：共有9个CmaxORs的表达下降，包括CmaxOR1、OR3、OR4、OR5、OR7、OR8、OR10、OR23和OR35，其中6个与雌性大星步甲的表达结果重叠；即在靶向CmaxORs的RNAi在不同性别中存在一定的差异；同时对注射的甲虫进行的生理测试显示，RNAi对雄性的触角EAG的反应影响更大。雌性对EAG反应的损伤相对雄性更小（雄性由于基于交配去向的基本气味调控机制，这些特化的ORs配体是高度特化，因此，雄性更容易受到siORs注射带来的触角EAG损伤的影响。进一步导致嗅觉感知障碍）。
同时进行的嗅觉行为能力进行的检测发现：大多数siORs的注射会导致雌性大星步甲对家蚕的挥发性物质（例如：α-法尼烯、E-2乙烯醛等）的感知能力显著下降；与雌性大星步甲相比，雄性大星步甲注射大部分相同的siORs后，表现出的嗅觉感知障碍相对较轻，但siOR11的注射会显削弱了大星步甲对α-石竹烯的选择。即对于嗅觉感知的调控上，雌性和雄性的大星步甲存在显著的调控差异。
针对siORs的筛选中，发现了四种可以显著调控大星步甲的嗅觉感知的siORs，分别是：siORs1，siORs3，siORs4，siORs6。综上所述：siCmaxOR6抑制雌性大星步甲追踪野生丝绸农场栎植物释放的α-法尼烯挥发物；siCmaxOR1和siCmaxOR4可以防止雄性甲虫追踪释放戊烷的野生蚕，并通过分别沉默D、l-2-甲基丁酸嗅觉来破坏雌性甲虫的交配定位。最后，siCmaxOR3可以用来阻止雄性和雌性甲虫追踪栎树释放的e-2-hexen-1-ol。
EAG测量了触角对特定气味的反应的电生理活动，提供了嗅觉敏感性的直接量化。EAG主要量化了触角对特定气味的生理反应，揭示了嗅觉系统的敏感性。
本研究采用无偏移的高通量方式，利用基因特异性siRNA靶向ORs来调控大星步甲的嗅觉调控机制，筛选精准siORs为害虫管理战略提供了深入见解；同时研究揭示了RNAi调控行为的性别特异性差异，表明了嗅觉信号传导的复杂性，以及在害虫控制策略中考虑物种特异性特征的重要性；上述进展有助于加强siRNA基于RNA调控的作物保护中的应用，从而减少对农业生态的不良影响；本次研究为实施害虫控制措施提供嗅觉感知调控机制的理解，同时也发现了其性别调控的差异，为今后害虫管理的研究奠定了基础。