科罗拉多马铃薯甲虫每年给农业产业造成数十亿美元的损失，并在世界各地吞噬大量作物，因此该昆虫被誉为“国际超级害虫”。由于这种害虫已经对所有主要类别的杀虫剂产生了抗药性，并且几乎没有天敌，作物科学家正在寻找一种策略来控制甲虫的疯狂摄食。
由 Ralph Bock 领导的马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的研究团队在德国波茨坦报告说，他们已经找到了一种使用新型杀虫工具保护作物免受科罗拉多马铃薯甲虫侵害的方法：RNA 干扰，或 RNAi (Science 2015, DOI: 10.1126/science.1261680)。
为了使用 RNAi 对抗害虫，研究人员首先确定了昆虫不可或缺的一个基因——该基因编码一种对维持细胞形状至关重要的细胞骨架蛋白。然后，研究人员对易受攻击的植物进行基因工程改造，使其产生定制的双链 RNA。当昆虫害虫以植物为食时，双链 RNA 会转化为小干扰 RNA。这些片段阻止昆虫的核糖体读取必需蛋白质的信使 RNA。这种阻碍阻止了必需蛋白质的产生，昆虫就会死亡。
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该研究的第一作者蒋张表示，使用 RNAi 杀死害虫的灵感可以追溯到近十年前。
马尼托巴大学的 Steve Whyard 在一篇相关的评论中解释说，尽管 RNAi 策略多年前已在植物中实施，但它作为一种强效杀虫剂失败了，因为并非所有害虫都死亡 (Science 2015, DOI:10.1126/science.aaa7722)。然而，Wyard 指出，Bock、张和他们的同事们对早期部分成功的策略进行了“巧妙的修改”，即将制造杀虫双链 RNA 的指令插入植物细胞的叶绿体中，而不是细胞核中。将杀虫 RNA 放入叶绿体（植物的光合作用热点）的结果是对科罗拉多马铃薯甲虫的全面作物保护。
以前的尝试可能效果不佳，因为植物细胞内的细胞质具有代谢双链 RNA 的机制，然后在科罗拉多马铃薯甲虫等害虫可以消耗它之前就将其代谢掉。相反，叶绿体没有代谢双链 RNA 的机制，这使得杀虫分子能够积累和储存，直到害虫以植物为食。
张说，RNAi 方法的一个普遍好处是，研究人员可以通过靶向物种特异性基因序列来选择性地靶向特定的昆虫害虫；他解释说，这避免了许多杀虫剂中常见的对其他昆虫物种的全面破坏。
比利时鲁汶大学研究害虫防治的 Niels Wynant 评论说，这种新方法是否适用于其他昆虫害虫还是一个悬而未决的问题。害虫对 RNAi 杀虫剂产生抗药性机制的速度还有待观察。Wynant 补充说，尽管如此，这些发现可能对害虫防治策略产生“重大影响”，农业公司应进一步研究。
本文经 Chemical & Engineering News 许可转载（© 美国化学学会）。这篇文章于 首次发表 于 2015 年 2 月 26 日。