Gangguan RNA (pendek kata RNAi) merujuk kepada kemerosotan mRNA yang disebabkan oleh RNA untai dua endogen atau eksogen, mengakibatkan halangan khusus ekspresi gen sasaran, dan biasanya ditemui dalam organisma. Dilaporkan bahawa pada tahun 1990-an, penyelidik saintifik secara beransur-ansur menemui fenomena pembungkaman gen RNAi, dan kini telah digunakan secara meluas dalam bidang penyelidikan entomologi. Oleh kerana pembungkaman gen yang disebabkan oleh RNAi mempunyai kelebihan kecekapan tinggi, kekhususan dan kesederhanaan, teknologi ini juga telah digunakan dalam pembangunan racun perosak baharu dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Bagaimana RNAi mengawal perosak
RNAi mengganggu proses transkripsi dan terjemahan gen yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan perosak, menghalang sintesis protein, yang membawa kepada pengurangan kebolehsuaian alam sekitar atau kematian perosak. Kaedah kawalan jenis ini terutamanya menginternalisasi RNA untai dua gen sasaran melalui pemakanan perosak. Selepas serangga menelan RNA untai dua yang sangat spesifik kepada gen sasaran, RNA untai ganda diserap dalam usus tengah. Jika gen sasaran yang akan disenyapkan tidak terletak di bahagian tengah usus, isyarat penyenyapan boleh dihantar melalui sel atau tisu dan sampai ke tapak gen sasaran yang terganggu untuk RNAi.
Gen sasaran yang dipilih untuk kawalan perosak menggunakan teknologi RNAi dibahagikan secara kasar kepada lima jenis: Gen yang mematikan perosak, gen yang berkaitan dengan rintangan dan imuniti perosak (mengurangkan rintangan perosak terhadap racun perosak kimia), gen yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan perosak, gen yang berkaitan dengan telur perosak. bertelur, dan gen yang berkaitan dengan bau (yang mengganggu pengecaman tanaman oleh perosak).
Pada masa ini, cara yang paling popular untuk memperkenalkan RNA untai dua ke dalam serangga adalah melalui pemakanan. Kaedah ini mudah dikendalikan dan mudah dilaksanakan. Pada masa ini, kaedah ini telah berjaya digunakan dalam kawalan pelbagai jenis perosak seperti wereng coklat, anai-anai, pepijat Triatomine dan kumbang akar jagung. Kaedah pemakanan tidak memerlukan peralatan khas, dan ia juga lebih mudah untuk menggunakan kaedah ini untuk menjalankan penyelidikan mengenai RNAi. Walau bagaimanapun, kaedah ini bertindak perlahan dan tidak boleh digunakan oleh serangga dalam peringkat telur dan pupa kerana mereka tidak boleh memberi makan.
Kelebihan RNAi dalam kawalan perosak
(1) Oleh kerana kekhususan tinggi RNA terkandas dua, produk tersebut tidak akan menjejaskan organisma bukan sasaran.
(2) Biopestisid RNA ialah bahan yang wujud secara semula jadi dalam persekitaran atau organisma, jadi potensi bahayanya kepada organisma bukan sasaran adalah lebih rendah daripada racun perosak kimia. Bahan-bahan tersebut juga boleh terurai melalui laluan semula jadi.
(3) Produk sedemikian boleh dibangunkan untuk semua jenis perosak. Membandingkan teknologi Bt sebagai contoh, penyelidik mendapati tanaman transgenik tahan serangga Bt mempunyai kesan yang sangat terhad dalam mengawal serangga yang menghisap kerana toksin Bt masih belum memberi kesan kepada perosak tersebut. Masalah ini telah diselesaikan menggunakan RNAi pengantara tumbuhan.
Cabaran dan kejayaan teknologi dalam mengaplikasikan RNAi
Potensi komersil menggunakan teknologi RNAi untuk mengawal perosak terutamanya bergantung kepada kecekapan penghantaran RNA untai dua kepada perosak sasaran, sama ada RNA untai dua boleh wujud secara stabil dalam badan serangga, dan kepekatan umpan racun serangga. Faktor-faktor ini semuanya mempengaruhi kos penggunaan produk RNA beruntai dua.
Bagi kebanyakan syarikat, menyelesaikan masalah RNA dengan mudah rosak adalah kesukaran utama. Walaupun penyemburan yang mengandungi RNA untai dua yang sepadan dengan urutan gen tertentu boleh mematikan gen tertentu bagi sesetengah perosak dan mencapai kesan kawalan perosak, RNA dalam semburan mudah terdegradasi dan kesannya tidak tahan lama dan perlu digunakan dengan kerap, jadi petani menghabiskan banyak wang.
Sejak penemuan fenomena RNAi, para penyelidik telah mencapai kemajuan yang luar biasa dalam mempromosikan aplikasi teknologi ini. Menurut laporan, pasukan penyelidik dari Universiti Queensland di Australia telah membangunkan teknologi yang boleh memanjangkan tempoh perlindungan semburan. Pasukan itu menggabungkan RNA dengan nanopartikel tanah liat, yang murah untuk dihasilkan. Nanopartikel tanah liat lembap bertindak balas dengan karbon dioksida di udara dan secara beransur-ansur terurai, perlahan-lahan melepaskan RNA untuk memanjangkan keberkesanannya. Teknologi ini menjadikan tumbuhan tembakau tahan terhadap virus jeragat kecil lada sehingga 20 hari, mencipta rekod yang belum pernah berlaku sebelum ini. Pada masa yang sama, David Baulcombe, yang telah lama terlibat dalam penyelidikan teknologi pembungkaman gen di University of Cambridge di UK, juga berkata bahawa gabungan RNA dan nanopartikel tanah liat tidak membawa sebarang risiko keselamatan.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, syarikat yang mempunyai teknologi termaju telah muncul dalam industri baru muncul ini. Mereka terus mendalami penyelidikan dan pembangunan melalui pembiayaan dan kerjasama. Teknologi baharu sentiasa mengatasi cabaran yang dihadapi dalam aplikasi RNAi. Termasuk pembangunan teknologi untuk mengurangkan kos pengeluaran produk, dsb., ini kondusif untuk aplikasi produk tersebut dalam sistem kawalan biologi. Mari belajar tentang teknologi dan produk baharu syarikat terkemuka dalam industri melalui trend hangat dalam industri sejak beberapa tahun kebelakangan ini.
Prospek RNAi
Pada tahun 2019, Bayer menyerahkan produk baharu, BioDirect, kepada Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS untuk pendaftaran dengan RNA rantai dua bagi mengawal hama Varroa - perosak yang menimbulkan ancaman terbesar kepada industri penternakan lebah dunia. Ini adalah penyerahan pertama kepada Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS untuk bahan aktif biopestisid RNA untuk aplikasi eksogen dalam industri.
Penyelidikan semasa menunjukkan bahawa produk RNAi boleh digunakan melalui penyemburan daun, suntikan batang dan pengairan. Kaedah aplikasi lain, seperti salutan benih, memerlukan penyelidikan lanjut.
Pada masa hadapan, penambahbaikan berterusan dalam teknologi penyediaan RNA juga akan meningkatkan keberkesanan dan kestabilan medan RNAi, yang boleh menggantikan racun perosak kimia atau digunakan dalam kombinasi dengan racun perosak kimia untuk mengurangkan pergantungan pertanian terhadap racun perosak sintetik yang berbahaya.
Dengan kemajuan penyelidikan saintifik, urutan gen organisma berbahaya sentiasa ditemui, orang ramai semakin memahami mekanisme RNAi, dan kos serta keberkesanan pengeluaran RNAi telah dipertingkatkan lagi. Biopestisid baharu sedemikian dengan kekhususan tinggi dan mesra alam akan memainkan peranan yang semakin penting dalam bidang kawalan perosak.
Qiu Dewen, timbalan pengarah Institut Perlindungan Tumbuhan Akademi Sains Pertanian, pernah berkata bahawa trend pembangunan masa depan biopestisid akan merangkumi bidang penyelidikan dan pembangunan yang hangat seperti teknologi gangguan RNA, teknologi pemulihan kesihatan tanah dan teknologi induksi imuniti tumbuhan.
