中国农业大学植物保护学院赵章武教授团队联合沈杰教授团队研发一种双靶点RNA纳米农药防治鳞翅目害虫亚洲玉米螟

近日，中国农业大学赵章武教授团队联合沈杰教授团队在《International Journal of Biological Macromolecules》上在线发表题为“NPFR regulates the synthesis and metabolism of lipids and glycogen via AMPK: novel targets for efficient corn borer management”的原创性研究论文，探索了从npfr到ampk的调控网络，创制了双基因靶点RNA纳米制剂，为玉米螟和其它害虫的RNA农药创制提供了重要范例。

大多数鳞翅目昆虫对dsRNA不敏感，主要挑战包括dsRNA在环境中的不稳定性、dsRNA在溶酶体中的积累以及dsRNA在各种生物膜上的传递效率低。因此，迫切需要一种可靠的dsRNA传递方法来分析鳞翅目昆虫的基因功能。沈杰教授团队设计了一种易于合成的星状阳离子聚合物（SPc）来构建一种高效RNAi的透皮dsRNA递送系统。SPc可以通过静电力和氢键与带负电荷的dsRNA结合，保护dsRNA不被昆虫血淋巴酶降解，并激活网格蛋白介导的内噬作用，促进其跨细胞膜易位。构建基于SPc的纳米给药系统不仅有利于提高dsRNA的稳定性和给药能力，而且为RNA纳米农药的开发提供了有力的平台。

RNA生物农药的构建首先需要优良的靶基因才能高效防治有害生物。本研究着眼于调控害虫取食为害的神经肽NPF受体（NPFR），首次证明了NPFR与Gas蛋白结合，使AMPK磷酸化，进而通过调节脂质和糖原的合成和代谢，传递信号来调节能量的储存和平衡。（图1）。基于细菌表达系统和纳米递送系统，设计并构建了一种同时靶向npfr和ampk的新型自组装双靶点RNA纳米农药（图2）。RNA纳米农药显著抑制幼虫取食、生长发育，对玉米叶片具有良好的保护作用，其防治效果甚至优于广泛使用的植物源药剂印楝素（图3）。本研究对于利用新型高效RNAi靶点设计和开发可持续农业中的绿色农药具有重要意义。本研究通过新型高效的RNAi靶点对设计和开发RNA农药具有重要意义。

图1 NPFR通过AMPK途径调控脂质和糖原的合成和代谢

图2 dsNPFR-AMPK/SPc复合物的自组装机制

图3 RNA纳米农药在田间的防治效果

中国农业大学植物保护学院已毕业博士研究生赵佳佳和闫硕副教授为本文的第一作者，赵章武教授和沈杰教授为本文通讯作者。参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。我院董民副教授、孙立娜博士和已毕业博士研究生李名珊参与了该项目研究。该研究得到了国家自然科学基金项目（31730076）、国家重点研发计划（2023YFD1700304）和云南省科技计划项目（202202AE090029）的资助。

论文链接如下：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125816

来源：中国农业大学植物保护学院

转自：“植物研究进展”微信公众号

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