RNA干擾在蜜蜂病害防治中的應(yīng)用

吳艷艷 周 婷

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所農(nóng)業(yè)部授粉昆蟲生物學(xué)重點開放實驗室，北京100093）

RNA 干擾（RNA interference，以下簡稱 RNAi）可作為防治蜜蜂病原和寄生蟲的一種新的方法。RNAi是指由雙鏈RNA所引起的序列特異性基因沉默。20世紀80年代，瑞馳·喬根森發(fā)現(xiàn)通過增加矮牽牛花相應(yīng)基因的拷貝數(shù)能夠使相關(guān)基因沉默，而后在1998年，安德魯·法爾和克雷格·梅洛對喬根森實驗結(jié)果的分子機制進行了解釋，并定義RNAi技術(shù)，指出該技術(shù)能使細胞在RNA水平有效的控制蛋白的產(chǎn)生。RNAi的提出是細胞生物學(xué)領(lǐng)域的重大突破，安德魯·法爾和克雷格·梅洛于2006年憑借在RNAi機制研究中的貢獻獲得諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎。RNAi作用途徑為：病毒基因或人工轉(zhuǎn)入基因在利用宿主細胞進行轉(zhuǎn)錄時產(chǎn)生一些雙鏈RNA（以下簡稱dsRNA），而后宿主細胞質(zhì)中的核酸內(nèi)切酶Dicer將dsRNA切割成多個小片段RNA，即siRNA。siRNA與體內(nèi)一些酶結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（以下簡稱RISC）。RISC與靶標mRNA的同源區(qū)進行特異性結(jié)合，并使該mRNA降解，因而阻斷了與該mRNA對應(yīng)的蛋白的生成（見圖1）。RNAi可下調(diào)宿主自身相關(guān)蛋白的表達量、敲減（knock down）病毒或其他病原產(chǎn)生的蛋白。

圖1 RNAi途徑

蜜蜂具有RNAi途徑所需的各個參與元素，因而RNAi可作為防治蜜蜂病害的一種新方法。蜜蜂生物公司（Beeo1ogics，現(xiàn)被孟山都公司收購）一直專注于RNAi治療方法的商品化，并開發(fā)一種名為Remebee的RNAi產(chǎn)品，用于防治蜜蜂以色列急性麻痹病病毒（以下簡稱IAPV，CCD疑兇之一）。現(xiàn)已證明在實驗室和自然條件下，通過對蜜蜂注射或飼喂Remebee能有效降低蜜蜂IAPV感染率。此外，蜜蜂生物公司和美國農(nóng)業(yè)部的合作研究證明RNAi能減少東方蜜蜂微孢子蟲在蜜蜂中腸的寄生率。陳和埃文斯在美國協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)項目的資助下，以IRES為靶標位置設(shè)計相應(yīng)的siRNA，并將其飼喂有和無螨害（瓦螨）的感染IAPV的蜜蜂，結(jié)果顯示飼喂針對IAPV的siRNA能夠使蜜蜂產(chǎn)生抗病毒能力（見圖2），這些蜜蜂的IAPV感染率明顯低于陰性對照組（感染IAPV，但未飼喂相應(yīng)siRNA），并且有螨害的陰性對照組在實驗進行第10天時IAPV的感染率為100%，而無螨害并飼喂siRNA組幾乎未檢測到IAPV病毒；由此可見，RNAi是阻斷或破壞病毒蛋白合成和病毒復(fù)制的有利手段。

一方面RNAi的分子機制不斷明晰，另一方面該技術(shù)也存在問題，其中包括對蜜蜂的副作用還未查明。但隨著蜜蜂、蜜蜂病原和寄生蟲的基因組信息的不斷完善，可以預(yù)見RNAi將會成為替代現(xiàn)有技術(shù)進行蜜蜂病害防治的有效且無毒的新方法。

圖2 IAPV感染情況比較