作物害蟲被植物阻止，植物削弱攻擊者的 RNA

科羅拉多馬鈴薯甲蟲，一種“國際超級害蟲”，透過阻止昆蟲合成必需蛋白質而被遏制

科羅拉多馬鈴薯甲蟲每年給農業產業造成數十億美元的損失，並在世界各地吞噬大量作物，因此該昆蟲被譽為“國際超級害蟲”。由於這種害蟲已經對所有主要類別的殺蟲劑產生了抗藥性，並且幾乎沒有天敵，作物科學家正在尋找一種策略來控制甲蟲的瘋狂攝食。

由 Ralph Bock 領導的馬克斯·普朗克分子植物生理學研究所的研究團隊在德國波茨坦報告說，他們已經找到了一種使用新型殺蟲工具保護作物免受科羅拉多馬鈴薯甲蟲侵害的方法：RNA 干擾，或 RNAi (Science 2015, DOI: 10.1126/science.1261680)。

為了使用 RNAi 對抗害蟲，研究人員首先確定了昆蟲不可或缺的一個基因——該基因編碼一種對維持細胞形狀至關重要的細胞骨架蛋白。然後，研究人員對易受攻擊的植物進行基因工程改造，使其產生定製的雙鏈 RNA。當昆蟲害蟲以植物為食時，雙鏈 RNA 會轉化為小干擾 RNA。這些片段阻止昆蟲的核糖體讀取必需蛋白質的信使 RNA。這種阻礙阻止了必需蛋白質的產生，昆蟲就會死亡。

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該研究的第一作者蔣張表示，使用 RNAi 殺死害蟲的靈感可以追溯到近十年前。

馬尼托巴大學的 Steve Whyard 在一篇相關的評論中解釋說，儘管 RNAi 策略多年前已在植物中實施，但它作為一種強效殺蟲劑失敗了，因為並非所有害蟲都死亡 (Science 2015, DOI:10.1126/science.aaa7722)。然而，Wyard 指出，Bock、張和他們的同事們對早期部分成功的策略進行了“巧妙的修改”，即將製造殺蟲雙鏈 RNA 的指令插入植物細胞的葉綠體中，而不是細胞核中。將殺蟲 RNA 放入葉綠體（植物的光合作用熱點）的結果是對科羅拉多馬鈴薯甲蟲的全面作物保護。

以前的嘗試可能效果不佳，因為植物細胞內的細胞質具有代謝雙鏈 RNA 的機制，然後在科羅拉多馬鈴薯甲蟲等害蟲可以消耗它之前就將其代謝掉。相反，葉綠體沒有代謝雙鏈 RNA 的機制，這使得殺蟲分子能夠積累和儲存，直到害蟲以植物為食。

張說，RNAi 方法的一個普遍好處是，研究人員可以透過靶向物種特異性基因序列來選擇性地靶向特定的昆蟲害蟲；他解釋說，這避免了許多殺蟲劑中常見的對其他昆蟲物種的全面破壞。

比利時魯汶大學研究害蟲防治的 Niels Wynant 評論說，這種新方法是否適用於其他昆蟲害蟲還是一個懸而未決的問題。害蟲對 RNAi 殺蟲劑產生抗藥性機制的速度還有待觀察。Wynant 補充說，儘管如此，這些發現可能對害蟲防治策略產生“重大影響”，農業公司應進一步研究。