瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae（双翅目：实蝇科）是农作物的重要害虫，分布广泛，可导致作物产量损失高达30%～100%。目前，化学杀虫剂是瓜实蝇的主要防控手段，由于其抗药性和对生态环境的影响，迫切需要高效和环保的新方法来防治瓜实蝇。
RNA干扰（RNA interference, RNAi）是一种有效的、具有物种特异性的害虫防治技术。为此，骆焱平教授团队利用生物信息学分析鉴定了两个双链RNA降解酶(dsRNases) ZcdsRNase1和ZcdsRNase2。通过qRT-PCR，我们发现它们在瓜实蝇中肠和幼虫期的表达水平最高，而在其他组织和其他发育阶段的表达水平较低。因此，我们在3龄幼虫中，将ZcdsRNase1与ZcCOPI-alpha基因共沉默，出现84%的幼虫死亡率，而ZcdsRNase2与ZcCOPI-alpha基因的共沉默，仅导致44%的幼虫死亡率，单独沉默ZcCOPI-alpha基因，导致59%的幼虫死亡率（图1）。共沉默ZcdsRNase1减少了ZcCOPI-alpha的降解，提高了瓜实蝇中RNAi的效果。我们还发现，ZcCOPI-alpha基因敲除严重影响了瓜实蝇的生存和发育，并导致卵巢异常（图2）。所展示的共沉默方法为基于RNAi的害虫防治策略提供了新途径。研究成果以 “Double stranded RNA degrading nuclease affects RNAi efficiency in the melon fly, Zeugodacus cucurbitae” 为题，在线发表在昆虫学一区权威期刊Journal of Pest Science上。海南大学博士后Ahmad Shakil为论文第一作者，骆焱平教授为论文通讯作者，博士生Jamil Momana，法国尼斯蔚蓝海岸大学Jaworski Coline C参与部分工作。
图1 瓜实蝇幼虫的死亡率和RNAi效率
图2 瓜实蝇幼虫的表型异常和卵巢缺陷
辐照作为一种虫害管理技术，会引起害虫重大的生理变化，损害昆虫的发育并导致死亡。我们对瓜实蝇卵进行辐照处理，经转录组学研究，鉴定出与瓜实蝇发育和存活相关的关键基因。利用RNAi技术，我们分别敲除了3龄幼虫的相关基因，发现ImpE2蜕皮激素诱导基因导致蛹和成虫的体型减小；酪氨酸蛋白激酶样蛋白(Tpk-tok)的敲除会对幼虫造成严重的身体损伤；羽化激素(Eh_1)被抑制的成虫不能脱落附着在身体上的旧角质层（图3）。由此可见， ImpE2和Eh_1对瓜实蝇的发育至关重要，是基于RNAi的害虫防治策略的有希望的候选者。本研究成果以 “Comparative transcriptomics of the irradiated melon fly (Zeugodacus cucurbitae) reveal key developmental genes” 为题，在线发表在昆虫学top期刊Frontiers in Physiology上。海南大学博士后Ahmad Shakil和博士生Jamil Momana为论文共同第一作者，骆焱平教授为论文通讯作者，法国尼斯蔚蓝海岸大学Jaworski Coline C参与部分工作。
图3 瓜实蝇经辐射和基因敲除后的形态变化
以上研究得到海南省自然科学基金青年基金项目（322QN254），海南省科技专项基金（ZDYF2022XDNY138，ZDKJ2021007），国家自然科学基金（32260685）的资助。
论文链接: https://doi.org/10.1007/s10340-023-01637-1
论文链接: https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1112548
