基于喂食法介导的青翅蚁形隐翅甲RNAi技术

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshishaoqiaolin
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近年来,RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术为培育基于RNAi技术的转基因作物提供了新思路。然而,现行的安全评价体系主要适用于转Bt基因抗虫作物,基于RNAi技术的转基因植物的安全评价方法必然和现行的转Bt基因抗虫作物有所不同,需要进行适当的调整和优化。本研究以稻田重要捕食性天敌青翅蚁形隐翅甲(Paederus fuscipes,Pf)为对象,通过壳聚糖(Chitosan,CS)包裹ds RNA饲喂和ds RNA直接饲喂两种方法,利用人工饲料将ds RNA导入隐翅甲中肠,建立隐翅甲基于喂食的RNAi技术体系,为基于RNAi技术的转基因抗虫水稻的安全性评价提供技术支撑。研究结果如下:(1)通过转录组测序得到青翅蚁形隐翅甲V-ATPase-A的c DNA序列。对青翅蚁形隐翅甲成虫中肠m RNA文库进行高通量测序,获得57944158个Sequenced Reads。对Sequenced Reads进行质控过滤获得55911022个clean reads。对于无参考基因组的转录组测序,是以Corset层次聚类后得到最长Cluster序列进行后续的分析。对转录本及聚类序列长度分别进行统计,最终得到转录本数为117734,基因数为92540。上述的得到的基因与Nr,Nt,Pfam,KOG/COG,Swiss-prot,KEGG,GO七大数据库进行基因功能注释。其中有52条Pf V-ATPase-A可以被注释。从转录组中得到一个青翅蚁形隐翅甲V-ATPase-A(Pf V-ATPase-A)c DNA序列,长度为2442bp,包含全部编码区,其中5’UTR长152bp,3’UTR长451bp,编码区长1839bp,其完整蛋白序列含有613个氨基酸。(2)壳聚糖包裹ds RNA后加入人工饲料饲喂法。制备壳聚糖/ds RNA纳米微粒(ds RNA/CS),并对ds RNA/CS纳米微粒的相关指标进行检测。用透射电子显微镜观察纳米微粒的规格,用离心法和凝胶电泳法检测ds RNA/CS的包封率,用DEPC H2O解离48h检测ds RNA/CS纳米微粒的ds RNA释放率。结果表明:ds RNA/CS纳米微粒的粒径在200nm以内,包封率在95%以上,48h释放ds RNA约在12.38%。将ds Pf V-ATPase-A/CS和人工饲料混合均匀,用冷冻干燥仪干燥至干粉,饲喂青翅蚁形隐翅甲幼虫,每24h更换一次饲料,检测青翅蚁形隐翅甲体内Pf V-ATPase A的表达水平。结果表明:第3、6天,隐翅甲内源Pf V-ATPase-A表达量分别显著降低41.3%和45.3%,ds Pf V-ATPase-A/CS对隐翅甲无致死效应。(3)直接将ds RNA加入人工饲料喂食法。将人工饲料中猪肝粉组分灭菌后配制人工饲料,将ds Pf V-ATPase-A溶解在DEPC H2O中,再快速与人工饲料混合,然后冷冻干燥至干粉,使ds Pf V-ATPase-A在人工饲料中既均匀分布,又可以有效避免ds Pf V-ATPase-A的降解。用含有ds Pf V-ATPase-A的人工饲料饲喂隐翅甲1龄幼虫,每24h更换一次饲料。24h后检测人工饲料中的ds Pf V-ATPase-A稳定性。同时将饲料中的ds Pf V-ATPase-A重新抽提出来,注射到隐翅甲成虫体内,检测混入人工饲料的ds Pf V-ATPase-A是否还有活性。结果表明:24h内人工饲料中的ds RNA无显著降解;从饲料中抽提出来的ds Pf V-ATPase-A注射到隐翅甲成虫体内之后,能够强烈干扰成虫体内Pf V-ATPase-A的表达,表达水平下降90%以上。这说明加入饲料中的ds Pf V-ATPase-A保持良好的生物活性。最后检测人工饲料中ds Pf V-ATPase-A对隐翅甲幼虫体内Pf V-ATPase-A的干扰效率。结果表明:取食含ds Pf V-ATPase-A的饲料第3、6天,隐翅甲幼虫内源Pf V-ATPase-A表达量分别显著降低75.8%和72.5%;ds Pf V-ATPase-A对隐翅甲幼虫有强烈的致死效应,饲喂含ds Pf V-ATPase-A人工饲料的幼虫的存活率比取食ds GFP的幼虫存活率下降86.11%。本研究中,将ds RNA用纳米微粒包裹后加入人工饲料和将ds RNA直接加入人工饲料,两种方法饲喂隐翅甲幼虫,均能够明显干扰靶标基因的表达,但是后者的干扰效率更高,操作上更为简单快速。因此基于RNAi技术的转基因水稻新材料培育出来之后,如果进行转基因抗虫水稻对隐翅甲安全性评价的室内实验,两种技术体系都可以选用,但是后者更为高效快捷。本研究以V-ATPase-A为靶标基因,建立一个标准化饲喂法RNAi评价技术。为未来基于RNAi的转基因水稻安全评价技术体系以及对青翅蚁形隐翅甲基因功能的研究都提供了必要的技术平台。
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