RNA干擾在蜜蜂病害防治中的應用

吳艷艷 周 婷

（中國農業科學院蜜蜂研究所農業部授粉昆蟲生物學重點開放實驗室，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·喬根森發現通過增加矮牽牛花相應基因的拷貝數能夠使相關基因沉默，而后在1998年，安德魯·法爾和克雷格·梅洛對喬根森實驗結果的分子機制進行了解釋，并定義RNAi技術，指出該技術能使細胞在RNA水平有效的控制蛋白的產生。RNAi的提出是細胞生物學領域的重大突破，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學獎。RNAi作用途徑為：病毒基因或人工轉入基因在利用宿主細胞進行轉錄時產生一些雙鏈RNA（以下簡稱dsRNA），而后宿主細胞質中的核酸內切酶Dicer將dsRNA切割成多個小片段RNA，即siRNA。siRNA與體內一些酶結合形成RNA誘導的沉默復合物（以下簡稱RISC）。RISC與靶標mRNA的同源區進行特異性結合，并使該mRNA降解，因而阻斷了與該mRNA對應的蛋白的生成（見圖1）。RNAi可下調宿主自身相關蛋白的表達量、敲減（knock down）病毒或其他病原產生的蛋白。

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，并開發一種名為Remebee的RNAi產品，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業部的合作研究證明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調農業項目的資助下，以IRES為靶標位置設計相應的siRNA，并將其飼喂有和無螨害（瓦螨）的感染IAPV的蜜蜂，結果顯示飼喂針對IAPV的siRNA能夠使蜜蜂產生抗病毒能力（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，可以預見RNAi將會成為替代現有技術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