RNAi抗虫水稻对意大利蜜蜂和稻纵卷叶螟的影响

作     者：陈俊杰 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：韩兰芝

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 

主      题：RNAi抗虫水稻 意大利蜜蜂 稻纵卷叶螟 生物测定 Dib基因 

摘      要：RNA干扰（RNAi）是小RNA（s RNA）分子在转录或转录后水平上特异性沉默基因表达的一种生物学过程。由于其简便、高效及高特异性,该技术在害虫管理中得到了广泛的应用。一种micro RNA（mi RNA）介导的RNAi抗虫水稻Csu260-16的成功培育为二化螟（Chilo suppressalis）的防治提供了有效策略。转基因抗虫作物商业化应用之前,其环境安全性和其对非靶标生物的影响是公众关注的焦点。重要经济昆虫意大利蜜蜂（Apis mellifera）是稻田生态系统中重要的传粉昆虫,也是转基因抗虫作物环境安全评价中常用的指示物种。稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）和二化螟均为稻田中重要的鳞翅目害虫,给水稻生产造成严重损失,且二者的发生期重叠。因此,RNAi抗虫水稻Csu260-16能否控制稻纵卷叶螟的为害也是重点关注内容之一。基于此,本研究以意大利蜜蜂成虫和稻纵卷叶螟为研究对象,通过生物信息学分析、生物测定和靶基因表达水平测定等系统评价了RNAi抗虫水稻Csu260-16对二者的环境安全性,本研究主要结果如下:（1）靶基因序列同源分析和Csu-novel-260与靶基因的结合位点预测:分别克隆了二化螟Csdib、意大利蜜蜂Amdib和稻纵卷叶螟Cmdib基因全长序列,通过系统发育分析发现,稻纵卷叶螟Cmdib基因和二化螟Csdib基因的亲源关系较近,而意大利蜜蜂Amdib与二者的亲源关系较远。此外,生物信息学软件mi Randa和RNAhybrid预测发现:意大利蜜蜂Amdib基因序列与Csu-novel-260无潜在的结合位点,而稻纵卷叶螟Cmdib基因序列与Csu-novel-260存在潜在的结合位点。（2）RNAi毒理生测结果表明,RNAi处理组的意大利蜜蜂成虫的存活率与空白对照（CK）和阴性对照（NC）没有显著差异,但三个处理组蜜蜂成虫的存活率均显著高于阳性对照组。这表明RNAi抗虫水稻Csu260-16花粉对意大利蜜蜂成虫无不良影响。离体水稻组织生测结果表明,Csu260-16抗虫水稻显著降低了稻纵卷叶螟的化蛹率,但对幼虫存活率和平均幼虫体重没有显著影响。（3）取食Csu-novel-260或Csu260-16抗虫水稻对昆虫dib基因表达水平的影响:蜜蜂成虫取食添加Csu-novel-260的糖水对其Amdib基因的表达水平没有显著影响;稻纵卷叶螟取食RNAi抗虫水稻Csu260-16后,其Cmdib基因的表达被显著抑制。综上所述,Csu260-16抗虫水稻对蜜蜂无显著不良影响,但对稻纵卷叶螟具有显著的抗虫性,该研究结果可为RNAi抗虫作物环境安全评价指南的制定提供依据,为RNAi转基因抗虫作物环境安全评价提供理论依据和科学数据。