纳米材料结合的dsRNA对烟草花叶病毒侵染的抑制

doi:10.16409/j.cnki.2095-039x.2018.05.010

中国生物防治学报 ›› 2018, Vol. 34 ›› Issue (5): 715-721.DOI: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2018.05.010

纳米材料结合的dsRNA对烟草花叶病毒侵染的抑制

王嘉琪¹, 刘勇^1,2, 张松柏², 朱春晖², 孙书娥², 张德咏^1,2

1. 湖南农业大学植物保护学院, 长沙 410128;
2. 湖南省农业科学院植物保护研究所, 长沙 410125

收稿日期:2018-04-09 出版日期:2018-10-08 发布日期:2018-10-15
通讯作者: 孙书娥,博士,助理研究员,E-mail:sse692010@126.com;张德咏,博士,研究员,E-mail:dyzhang78@163.com。
作者简介:王嘉琪,硕士研究生,E-mail:452640216@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（31571981）；国家公益性行业（农业）科研专项（201303028）；湖南省自然科学基金（2016JJ6067）；湖南省农业科学院科技创新项目（2017QN19）；湖南省农业科学院科技创新项目（2017QN20）

Nanomaterials-dsRNA Prevent Tobacco Mosaic Virus Infection

WANG Jiaqi¹, LIU Yong^1,2, ZHANG Songbai², ZHU Chunhui², SUN Shu'e², ZHANG Deyong^1,2

1. College of Plant Protection, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Institute of Plant Protection, Hunan Academy of Agricultural Science, Changsha 410125, China

Received:2018-04-09 Online:2018-10-08 Published:2018-10-15

摘要/Abstract

摘要： 基于病毒基因的外源双链RNA（dsRNA）可以在植物体内诱导RNAi，但dsRNA易降解、作用时间有限，限制了这项技术的应用。本研究以TMV衣壳蛋白（CP）基因为目的片段，体外合成dsRNA，分别与2种纳米材料壳聚糖（chitosan，CS）和层状双氢氧化物（layered double hydroxide，LDH）融合，合成CS-dsRNA和LDH-dsRNA 2种制剂。测试了2种制剂的稳定性及其对TMV的预防和治疗效果。结果表明，在4、25和37℃，30 d的稳定性测定试验中，dsRNA的量较初始值分别减少了80.01%、58.89%和59.76%，降解比较明显，dsRNA在4℃的降解速率略高于在25和37℃的降解速率；CS-dsRNA制剂中dsRNA的量较初始值分别增加了65.98%、103.82%和157%，LDH-dsRNA制剂中dsRNA的量较初始值分别增加了54.30%、58.4%和66.42%，dsRNA被CS与LDH 2种纳米材料包裹后降解率明显下降，而且随着温度的升高dsRNA的量有所增加，说明纳米材料融合的dsRNA有缓释效应。半叶法试验表明，dsRNA、CS-dsRNA和LDH-dsRNA对TMV的预防效果分别为60.12%、57.79%和55.18%，治疗效果分别为65.01%、58.40%和59.08%。本研究表明，纳米材料CS与LDH对dsRNA起到了良好的保护、缓释及提高稳定性的作用，在利用RNA干扰防治植物病毒病害中具有良好的应用前景。

关键词: 壳聚糖, 层状双氢氧化物, dsRNA, 烟草花叶病毒, 防治

Abstract: Application of exogenous double-stranded RNAs targeted to viral genes can induce RNAi in plants, but dsRNA is easy to be degraded and only effective in a limited time, which limits the application of this technology. In this study, TMV coat protein gene was used as the target fragment to synthesize dsRNA in vitro, and then fused with two kinds of nanomaterials, chitosan (CS) and layered double hydroxide (LDH) to synthesize CS-dsRNA and LDH-dsRNA preparations. The stability of the two preparations was tested, and the prevention and therapeutic effects on TMV were also investigated. The results showed that the amount of dsRNA decreased by 80.01%, 58.89% and 59.76%, respectively, at 4℃, 25℃ and 37℃ for 30 days. The degradation rate of dsRNA at 4℃ was slightly higher than that at 25℃ and 37℃. The amount of dsRNA in CS-dsRNA preparation increased by 65.98%, 103.82% and 157%, respectively, and that in LDH-dsRNA preparation increased by 54.30%, 58.4% and 66.42%, respectively. With the increase of temperature, the amount of dsRNA increased, indicating that the nanocomposite dsRNA has a slow release effect. The experiment results of half-leaf method showed that the preventive effects of dsRNA, CS-dsRNA and LDH-dsRNA on TMV were 60.12%, 57.79% and 55.18%, and the therapeutic effects were 65%, 58.4% and 59.08%, respectively. This study showed that the nano-materials (CS and LDH) play a good role in the protection, slow release and stability of dsRNA, and a combination of nano-materials and RNAi have a promising application in the prevention and treatment of plant viral diseases.

Key words: chitosan, LDH, dsRNA, tobacco mosaic virus, prevention

中图分类号:

S476

王嘉琪, 刘勇, 张松柏, 朱春晖, 孙书娥, 张德咏. 纳米材料结合的dsRNA对烟草花叶病毒侵染的抑制[J]. 中国生物防治学报, 2018, 34(5): 715-721.

WANG Jiaqi, LIU Yong, ZHANG Songbai, ZHU Chunhui, SUN Shu'e, ZHANG Deyong. Nanomaterials-dsRNA Prevent Tobacco Mosaic Virus Infection[J]. journal1, 2018, 34(5): 715-721.

参考文献

[1] 许清孝. 烟草花叶病毒的检测方法研究进展[J]. 现代农业科技, 2013, 11:128-129.
[2] 雷彩燕, 王振跃, 张振臣. 烟草花叶病毒株系研究进展[J]. 河南农业科学, 2005, 12:14-16.
[3] 史跃伟, 郭玉双. 烟草花叶病毒贵州分离物CP基因的原核表达及纯化[J]. 贵州农业科学, 2012, 40(12):18-20.
[4] 刘文娜, 汪矛, 孔令安, 等. TMV侵染番茄引起的细胞结构变化及细胞程序化死亡[J]. 中国农业大学学报, 2003, 8(3):19-23.
[5] 尚仁福, 吴立刚. RNA干扰的机制及其应用[J]. 生命科学, 2016, 28(5):576-583.
[6] Mohr S E, Smith J A, Shamu C E, et al. RNAi screening comes of age:improved techniques and complementary approaches[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2014, 15(9):591-600.
[7] 肖维, 彭健, 张阳德. mPEG-CS纳米粒介导livin shRNA基因纳米复合物的制备及转染效率[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2011, 15(16):2920-2924.
[8] Zhang X, Mysore K, Flannery E, et al. Chitosan/interfering RNA nanoparticle mediated gene silencing in disease vector mosquito larvae[J]. Journal of Visualized Experiments, 2015, 25(97):e52523.
[9] 赵阳, 蒋淑琴, 张秀荣. 壳聚糖作为靶向制剂载体材料的研究进展[J]. 吉林医药学院学报, 2012, 33(1):35-38.
[10] 邵擎东, 汪铮, 李宇飞, 等. 血管基质成分联合脱细胞骨基质-壳聚糖支架修复桡骨缺损[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(6):843-847.
[11] Ramesh K D, Saravana K P, Gandhi R M, et al. Delivery of chitosan/dsRNA nanoparticles for silencing of wing development vestigial (vg) gene in Aedes aegypti mosquitoes[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 86(1):89-95.
[12] 姜恒丽, 崔元璐, 齐学洁, 等. 海藻酸钠-壳聚糖微胶囊载体在组织工程研究中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(3):412-419.
[13] 董伟, 刘福晨, 倪俊声, 等. 氟尿嘧啶联合姜黄素纳米剂型抑制肝癌细胞的研究[J]. 中国现代医学杂志, 2016, 26(9):16-22.
[14] 梁良, 詹寿发, 任锦. 改性层状双氢氧化物的研究进展[J]. 化学工程师, 2017, 31(10):45-47, 69.
[15] 李斌, 吴平霄. 不同类型阴离子粘土(LDH)与DNA相互作用研究[J]. 矿物学报, 2012, 32(S1):146-147.
[16] 周易鸣, 张钱, 肖文帅. 阴离子粘土的制备与表征及其应用[J]. 广东化工, 2013, 40(9):87-88, 84.
[17] 张德咏, 谭新球, 罗源华, 等. 用单管逆转录-聚合酶链式反应检测辣椒黄瓜花叶病毒[A]//农业生物灾害预防与控制研究[C]. 北京:中国农业科技出版社, 2005, 282-287.
[18] Zhang X, Zhang J, Zhu K Y. Chitosan/double-stranded RNA nanoparticle-mediated RNA interference to silence chitin synthase genes through larval feeding in the African malaria mosquito (Anopheles gambiae)[J]. Insect Molecular Biology, 2010, 19(5):683-693.
[19] Anderer F A, Uhling H, Weber E, et al. Primary structure of the protein of tobacco mosaic virus[J]. Nature, 1960, 186:922-925.
[20] Tsugita A, Gish D T, Young J, et al. The complete amino acid sequence of the protein of tobacco mosaic virus[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1960, 46(11):1463-1469.
[21] 邵碧英. 烟草花叶病毒弱毒疫苗的研制及其分子生物学[D]. 福州:福建农林大学, 2001.
[22] 吴松青, 刘昭霞, 苏伟超, 等. 埃及伊蚊免疫应答相关基因mapk-like的dsRNA原核表达及其饲喂后表达水平的变化[J]. 农业生物技术学报, 2014, 22(11):1380-1387.
[23] Mitter N, Worrall E A, Robinson K E, et al. Clay nanosheets for topical delivery of RNAi for sustained protection against plant viruses[J]. Nature Plants, 2017, 3:16207.
[24] 彭欢, 刘雪莹, 林曦, 等. 叶酸-壳聚糖载地西他滨纳米粒的制备及对舌癌细胞的靶向抑制作用[J]. 口腔医学, 2017, 37(11):997-1001.
[25] 蒋建科. 新型生物农药"海岛素":向大海要"农药"[J]. 山东农药信息, 2016(5):29.

纳米材料结合的dsRNA对烟草花叶病毒侵染的抑制

Nanomaterials-dsRNA Prevent Tobacco Mosaic Virus Infection

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

联系我们

[1]	张倩, 梁海申, 陆宴辉. 食诱剂与低剂量氯虫苯甲酰胺混配对棉铃虫种群的控制作用[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 656-662.
[2]	阿尔孜姑丽·肉孜, 吐尔逊·阿合买提, 付开赟, 丁新华, 阿地力·沙塔尔, 郭文超. 新疆玉米种植区瓢虫资源调查及多样性分析[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 697-707.
[3]	孙元星, 郝亚楠, 李明凌. 贮藏前补充人工饲料对七星瓢虫低温耐受力的影响[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 708-713.
[4]	孙雨, 陈英健, 杨铭鑫, 郑桂玲, 韩佳辰, 李洁, 李长友. 甜菜夜蛾核型多角体病毒青岛分离株SeMNPV-QD的毒力测定[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 744-750.
[5]	许帅, 谢学文, 张昀, 石延霞, 柴阿丽, 李磊, 李宝聚. 马铃薯枯萎病生防芽胞杆菌筛选及生防效果研究[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 761-770.
[6]	郭义, 赵灿, 李君摘, 李敦松. 蠋蝽对荔枝蝽一龄若虫的捕食功能反应[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(5): 826-831.
[7]	田俊策, 鲁艳辉, 王国荣, 郑许松, 杨亚军, 徐红星, 方琦, 叶恭银, 臧连生, 吕仲贤. 种赤眼蜂对草地贪夜蛾卵的寄生能力研究[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 485-490.
[8]	路子云, 杨小凡, 马爱红, 冉红凡, 刘文旭, 李建成. 管侧沟茧蜂对不同日龄草地贪夜蛾幼虫的寄生效果[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 491-495.
[9]	杨磊, 李芬, 吴少英. 草地贪夜蛾寄生蜂资源及其调控寄主免疫反应的研究[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 496-506.
[10]	黄潮龙, 汤印, 何康来, 王振营. 双斑青步甲幼虫对草地贪夜蛾幼虫的捕食能力[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 507-512.
[11]	李萍, 李玉艳, 向梅, 王孟卿, 毛建军, 陈红印, 张礼生. 大草蛉幼虫对草地贪夜蛾低龄幼虫的捕食能力评价[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 513-519.
[12]	王亚楠, 赵胜园, 何运转, 吴孔明, 李国平, 封洪强. 黄带犀猎蝽对草地贪夜蛾幼虫的捕食作用[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 525-529.
[13]	罗梅, 罗玉霖, 陈沫冰, 舒永馨, 陈欣瑜, 董章勇. 拟康宁木霉Tk1的分离鉴定、拮抗作用及其生物学特性[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 581-586.
[14]	赵玳琳, 何海永, 吴石平, 陈小均, 谭清群, 杨学辉. 棘孢木霉GYSW-6m1对草莓炭疽病的生防机制及其防病促生作用研究[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 587-595.
[15]	潘洪生, 李号宾, 丁瑞丰, 李海强, 王冬梅, 阿克旦·吾外士, 刘建. 多异瓢虫对棉黑蚜的捕食能力[J]. 中国生物防治学报, 2020, 36(4): 628-631.