RNA干扰在蜜蜂病害防治中的应用

吴艳艳 周 婷

（中国农业科学院蜜蜂研究所农业部授粉昆虫生物学重点开放实验室，北京100093）

RNA 干扰（RNA interference，以下简称 RNAi）可作为防治蜜蜂病原和寄生虫的一种新的方法。RNAi是指由双链RNA所引起的序列特异性基因沉默。20世纪80年代，瑞驰·乔根森发现通过增加矮牵牛花相应基因的拷贝数能够使相关基因沉默，而后在1998年，安德鲁·法尔和克雷格·梅洛对乔根森实验结果的分子机制进行了解释，并定义RNAi技术，指出该技术能使细胞在RNA水平有效的控制蛋白的产生。RNAi的提出是细胞生物学领域的重大突破，安德鲁·法尔和克雷格·梅洛于2006年凭借在RNAi机制研究中的贡献获得诺贝尔生理及医学奖。RNAi作用途径为：病毒基因或人工转入基因在利用宿主细胞进行转录时产生一些双链RNA（以下简称dsRNA），而后宿主细胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个小片段RNA，即siRNA。siRNA与体内一些酶结合形成RNA诱导的沉默复合物（以下简称RISC）。RISC与靶标mRNA的同源区进行特异性结合，并使该mRNA降解，因而阻断了与该mRNA对应的蛋白的生成（见图1）。RNAi可下调宿主自身相关蛋白的表达量、敲减（knock down）病毒或其他病原产生的蛋白。

图1 RNAi途径

蜜蜂具有RNAi途径所需的各个参与元素，因而RNAi可作为防治蜜蜂病害的一种新方法。蜜蜂生物公司（Beeo1ogics，现被孟山都公司收购）一直专注于RNAi治疗方法的商品化，并开发一种名为Remebee的RNAi产品，用于防治蜜蜂以色列急性麻痹病病毒（以下简称IAPV，CCD疑凶之一）。现已证明在实验室和自然条件下，通过对蜜蜂注射或饲喂Remebee能有效降低蜜蜂IAPV感染率。此外，蜜蜂生物公司和美国农业部的合作研究证明RNAi能减少东方蜜蜂微孢子虫在蜜蜂中肠的寄生率。陈和埃文斯在美国协调农业项目的资助下，以IRES为靶标位置设计相应的siRNA，并将其饲喂有和无螨害（瓦螨）的感染IAPV的蜜蜂，结果显示饲喂针对IAPV的siRNA能够使蜜蜂产生抗病毒能力（见图2），这些蜜蜂的IAPV感染率明显低于阴性对照组（感染IAPV，但未饲喂相应siRNA），并且有螨害的阴性对照组在实验进行第10天时IAPV的感染率为100%，而无螨害并饲喂siRNA组几乎未检测到IAPV病毒；由此可见，RNAi是阻断或破坏病毒蛋白合成和病毒复制的有利手段。

一方面RNAi的分子机制不断明晰，另一方面该技术也存在问题，其中包括对蜜蜂的副作用还未查明。但随着蜜蜂、蜜蜂病原和寄生虫的基因组信息的不断完善，可以预见RNAi将会成为替代现有技术进行蜜蜂病害防治的有效且无毒的新方法。

图2 IAPV感染情况比较