棉铃虫对质体介导RNAi不应性的分子机制与治理策略研究

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基本信息

  • 批准号：
    31872035
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    张江
  • 依托单位：
    湖北大学
  • 学科分类：
    C1407.植物保护新技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With development of pesticide and Bt resistant evolved by cotton bollworm, it becomes very important and urgent to develop new and alternative biotechnology for efficient pest control. Previously, we have established an efficient technology for control Colorado potato beetle by plastid-mediated RNA interference (RNAi). However, no effect was observed when we used the similar technology for controlling of Cotton bollworm. In this proposal, we are aimed to explore the molecular mechanism of refractoriness to RNAi in Helicoverpa armigera. We will identify the key RNAi molecules that confer the resistance to H.armigera and elucidate the role of siRNA methylation in RNAi-mediated plant protection. Impact of midgut dsRNase on the refractoriness to RNAi will also be investigated. Furthermore, "avoidance" and "inhibition" strategies for pest control will be verified by increase the expression levels of insecticidal RNAi molecular and co-silence the expression of dsRNase and target genes. Inhibition of dsRNase activity would enhance the ability of insect resistance by plastid-mediated RNAi. Taken together, the completeness of this project will contribute to elucidate the mechanism of RNAi-mediated crop protection technology for pest control, expand the scope of application of this technology, and provide the basis for engineering resistance against other insect pests.
随着棉铃虫对农药与Bt的抗性进化，开展备选抗虫技术研究将十分迫切和重要，利用RNAi技术来控制害虫有很大的发展潜力。前期，我们利用植物质体高效与稳定表达杀虫RNA的特点与优势，创建了质体介导的RNAi抗虫技术，在对马铃薯甲虫的防治中取得了良好效果，而对棉铃虫的防治中效果却不佳。本项目将探索棉铃虫对质体介导RNAi不应性的分子机制，鉴定植物介导RNAi抗虫所需的关键RNAi分子，研究siRNA甲基化在RNAi抗虫中的作用，探索棉铃虫中肠dsRNA酶对RNAi不应性的影响。进而提出并验证“回避”与“抑制”的抗虫新策略。提高关键抗虫RNAi分子在质体中的表达水平。共沉默dsRNA酶基因和靶基因的表达，抑制dsRNA酶对RNAi不应性的影响，增强质体介导RNAi植物的抗虫性。成果将有助于阐明植物介导RNAi的抗虫机制，扩展该技术的应用范围，为其它害虫的防控提供理论基础与技术手段。

结项摘要

植物介导RNAi抗虫技术是一种非常有潜力的害虫防治策略，虽然目前植物介导RNAi抗虫技术对棉铃虫防控中取得了一些效果，但还存在一些问题需要解决：1）植物介导RNAi抗棉铃虫关键RNAi分子还没有鉴定；2）棉铃虫中肠dsRNA酶如何影响对RNAi不应性还不清楚；3）如何提高质体介导RNAi抗棉铃虫的效果。在该项目的支持下，项目负责人从细胞核转基因植物与质体转基因植物表达RNAi分子不同类型，以及棉铃虫中肠液对不同RNAi分子类型的降解等方面去揭示了植物介导RNAi抗棉铃虫的内在分子机制。结果发现siRNA才是植物介导RNAi抗棉铃虫最有效的分子，同时也证实了棉铃虫中肠中高活性的dsRNase对dsRNA的降解导致了棉铃虫对质体介导RNAi的不应性，进一步通过在质体中表达大量的甲基化siRNA提高了质体介导RNAi抗棉铃虫的效果。研究结果具有创新性，开辟了RNAi防控棉铃虫新策略，进一步可扩展到其它害虫的防控研究中，为植物保护提供新的思路和手段。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Transplastomic tomatoes expressing double-stranded RNA against a conserved gene are efficiently protected from multiple spider mites
表达针对保守基因的双链 RNA 的转质体番茄可有效防止多种红蜘蛛的侵害
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    New Phytologist
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Mengting Wu;Qi Zhang;Yi Dong;Zican Wang;Wenqin Zhan;Zebin Ke;Shengchun Li;Lin He;Stephanie Ruf;Ralph Bock;Jiang Zhang
  • 通讯作者：
    Jiang Zhang
Inaccessibility to double-stranded RNAs in plastids restricts RNA interference in Bemisia tabaci (whitefly)
质体中双链 RNA 的不可接近性限制了烟粉虱（粉虱）中的 RNA 干扰
  • DOI：
    10.1002/ps.5871
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Pest Management Science
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Yi Dong;Yong Yang;Zican Wang;Mengting Wu;Jinqiu Fu;Jianyang Guo;Ling Chang;Jiang Zhang
  • 通讯作者：
    Jiang Zhang
A simple technology for plastid transformation with fragmented DNA
一种利用片段化 DNA 进行质体转化的简单技术
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Kang Ren;Wenbo Xu;Bailing Ren;Jinqiu Fu;Chunmei Jiang;Jiang Zhang
  • 通讯作者：
    Jiang Zhang
Advancing organelle genome transformation and editing for crop improvement
推进细胞器基因组转化和编辑以改善作物
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Plant Communications
  • 影响因子：
    10.5
  • 作者：
    Shengchun Li;Ling Chang;Jiang Zhang
  • 通讯作者：
    Jiang Zhang
Synergistic action of the gut microbiota in environmental RNA interference in a leaf beetle
叶甲虫肠道微生物群在环境 RNA 干扰中的协同作用
  • DOI：
    10.1186/s40168-021-01066-1
  • 发表时间：
    2021-05-04
  • 期刊：
    Microbiome
  • 影响因子：
    15.5
  • 作者：
    Xu L;Xu S;Sun L;Zhang Y;Luo J;Bock R;Zhang J
  • 通讯作者：
    Zhang J

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  • 发表时间：
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    张江
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    赵昊炜

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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