RNAi生物技术作物环境风险评估研究进展

RNA干涉(RNAi)在昆虫遗传和功能基因研究方面广泛应用。近年来,RNAi被认为是具有应用潜力的害虫防治新方法。具有良好抗虫性状的RNAi生物技术作物已研究成功,预示其商业化应用成为可能。因此,有关RNAi作物的生态风险是商业化应用前人们所关心的问题。要建立RNAi生物技术作物环境安全评价准则,监管者、受益各方及风险评估者必须要了解RNAi理论及其在生物技术领域的应用。科学分析并准确提出RNAi作物的生态风险问题,如非期望的基因沉默、靶外结合或脱靶效应、靶标害虫的抗性、小干涉RNA(si RNA)的环境持久性和不确定性等,并通过研究获得科学数据,将为政府依法监管提供依据。RNAi生物技术作物的环境风险评估主要包括功能基因及其表达特征(如ds RNA序列、长度、表达浓度及沉默效果的持续性等)、杀虫谱及对非靶标生物的影响、环境中的残留问题、功能性状的持续稳定性等。现行的生物技术作物环境风险评估方法和内容需要进一步修改完善,以适应今后RNAi生物技术作物的发展和应用。     

转Bt抗虫稻对地上非靶标节肢动物的生态风险性

通过转入Bt基因使作物获得抗虫性,减少杀虫剂施用量,为害虫管理开辟了一条重要途径。但公众关注与担忧其环境释放可能存在生物安全与生态风险。本文在系统评述转基因抗虫水稻的生态风险、安全性评价研究内容与方法基础上,重点分析了转基因抗虫水稻对非靶标害虫、捕食性天敌、寄生蜂、中性昆虫及其在食物链上传递的生态风险与安全性,提出了未来研究发展的方向。     

转基因作物外源基因漂移风险及其控制技术研究进展

随着转基因技术的飞速发展,越来越多的转基因作物新品种培育成功。转基因作物以其抗病虫、抗除草剂、优质高产及环境友好型等优良性状被广泛种植,而随之引起的一系列生态风险也越来越引起人们的广泛关注。其中,外源基因漂移导致的生态风险问题是转基因作物环境安全性评价的重要内容之一,尤其在转基因作物19年的商业化种植过程中,外源基因漂移风险管理技术在生产中的应用更不容忽视。本文对转基因作物的花粉介导、种子介导、根际分泌物和无性繁殖器官介导等4种外源基因漂移的主要途径及其引起的生态风险和相关控制技术等进行了综述,以期为转基因作物的环境安全评价及生产中的科学监管提供科学依据。     

转基因鱼的研究进展与商业化前景

转基因技术为鱼类育种开辟了新的途径。目前已培育出转生长激素基因鲤、鲑和罗非鱼,转荧光蛋白基因斑马鱼与唐鱼等可稳定遗传的转基因鱼品系,其中快长转生长激素基因鱼的获得对于提高水产养殖的产量与养殖效益具有十分重要的意义。文章简要综述了转基因鱼应用研究的成就、相关技术及生态安全方面的研究进展。显微注射仍是目前基因转植的常用方法,应用转座酶或巨核酸酶介导的转基因新技术可提高基因转植效率与整合率。转基因元件的选择应尽量考虑"全鱼"基因或"自源"基因,以减少转基因鱼食用安全方面的顾虑同时也有利于转植基因的表达与生理功效的发挥。生态安全是转基因鱼商用化面临的最大问题。虽然有研究显示转基因鱼与传统的选育鱼类相比适合度较差,但由于环境与基因型间的相互作用,根据实验室获得的转基因鱼对生态影响的结果,难以预测转基因鱼一旦逃逸会对自然水生态环境产生怎样的影响。因此应建立高度自然化的环境以获得可靠的数据客观评价生态风险,有效的物理拦截、不育化处理等生物学控制策略仍是保证转基因鱼安全应用的关键措施。     

转Bt基因棉花生态风险评价的研究进展

转Bt基因抗虫棉(Gossypium spp.)是目前国内释放面积最大的转基因作物,其生态风险问题从一开始就受到密切的关注.从生态风险评价的角度,分转基因棉花中Bt杀虫蛋白的时空表达及其对害虫的控制效果、Bt基因通过花粉传播而扩散的风险、害虫对Bt棉花抗性的进化风险、Bt棉花对非目标生物体影响的风险等几个方面,综述了Bt棉安全性评价的最新研究进展,为生物安全管理提供咨询意见,并提出了目前针对Bt棉亟待研究的内容.期望本文能够为推动生物安全的研究和生物技术的发展做出一定的贡献.     

RNAi技术在中国昆虫学研究中的发展、应用与展望

RNAi现象从其原理揭示至今已有20余年的历史,我国昆虫学家利用RNAi技术在褐飞虱Nilaparvata lugens、飞蝗Locusta migratoria、豌豆蚜Acyrthosiphon pisum、烟粉虱Bemisia tabaci、甜菜夜蛾Spodopteraexigua、棉铃虫Helicoverpaarmigera等多种昆虫中开展了广泛深入的研究工作,目前已发表的关于昆虫RNAi的论文数量位列世界第二位。我国科学家应用RNAi技术揭示了多个与昆虫重要生物学现象和行为相关的关键基因功能及其分子机制,发展了基于RNAi介导的转基因抗虫作物等多种害虫控制新方法,并探索了不同昆虫中RNAi作用的分子机制。这些研究表明RNAi技术对于中国昆虫学研究的发展起到了重要的推动作用。本文综述了RNAi技术在我国昆虫学研究领域近20年来的发展与应用,并对当前存在的问题及未来发展方向进行了展望,包括靶标基因筛选、RNAi效率评价标准、RNAi技术与传统害虫防治方法的联合应用模式以及昆虫RNAi作用机制等方面,以期更好地推动RNAi技术在我国昆虫学研究和害虫防治领域的发展。     

中国转基因作物风险评估技术研究进展

现代生物技术的发展为利用外源基因培育优良作物品种提供了新的途径,目前国内外已培育出多个高抗害虫的转基因作物。但是,人们对转基因作物潜在的风险尚存在疑问,这是目前转基因作物是否能进一步获准商品化生产的一个重要原因。综述了中国转基因作物研究和转基因产品安全性检测技术取得的主要进展,对我国转基因作物的研究前景进行了展望,并对将来的工作提出了几点建议。     

适合度分析对转基因逃逸潜在环境风险评价的意义北大核心CSCD

转基因作物的全球大规模种植引起了全世界的广泛关注甚至争议。经过遗传改良并具有自然选择优势的转基因作物进入商品化种植,可能将带来环境生物安全的顾虑。在这些生物安全的顾虑中,转基因通过花粉介导的基因漂移向栽培作物的野生近缘种逃逸及其导致的潜在环境风险,就是世人最为关注的环境生物安全问题之一。包括中国在内的许多国家,在转基因作物进行商品化生产之前都必须对转基因逃逸及其带来的潜在环境风险进行严格评价。按照风险评价的框架,转基因向野生近缘种逃逸及其带来潜在环境风险的评价包括3个连续的步骤:1)检测转基因漂移到作物野生近缘种的频率;2)分析转基因在野生近缘种中的表达;3)确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量基因漂移的研究结果已表明,转基因通过基因漂移向栽培作物邻近的野生近缘种群体逃逸难以避免,而转基因也会在作物的野生近缘种群体中正常表达。因此分析和评价转基因为野生近缘种带来的适合度效应,对于转基因逃逸及其环境风险的评价至关重要。对适合度的概念及其进化意义进行介绍,并对如何利用转基因的适合度效应分析转基因逃逸的环境风险,以及对此类环境风险进行研究和评价的具体方法予以介绍。上述知识和方法的掌握将有助于人们对转基因作物环境生物安全及其评价的全面理解。     

RNAi技术在作物品质改良中的应用

RNA干涉(RNAi)是由同源性内源或外源dsRNA引起的序列特异性基因沉默现象,在动、植物和真菌中广泛存在并被证实。目前已应用RNAi技术在改善油脂的品质、改良淀粉品质、提高营养物质或降低有害物质含量、提高抗褐化能力、提高果实耐贮性、进行代谢调控以获得目的次生代谢物等方面进行了作物品质改良研究。作为一种下调表达技术,该技术在研究植物基因功能和改良作物品质等领域有良好的应用前景。本文重点从上述六个方面对近年来应用RNAi技术在作物品质改良研究方面进行了回顾并对其存在的问题作了初步探讨。     

我国农业转基因生物安全管理现状

转基因技术可以打破物种界限,实现作物性状的定向改造,在解决粮食增产、环境污染、节水增效,以及改进农产品质量等方面显示出巨大潜力。同时,转基因技术具有潜在的风险,转基因生物的安全性受到人们的广泛关注。本文介绍了我国农业转基因生物安全管理状况,包括法规制度体系、安全评价体系和安全监管体系,旨在让人们更好地了解我国农业转基因生物安全管理知识。     

Cover Caption

RNA interference (RNAi) has been considered as a potential strategy for insect pest control especially for sucking insects, for example, planthoppers, aphids and psyllids. Metamorphosis is a unique developmental model of insects. Therefore, using RNAi technology, regulating the key genes during insect growth and development will not affect other organisms. This strategy probably realizes biological and ecological safety of insect pest control. Photo in cover shows a brown planthopper Nilaparvata lugens molting. Photo provided by Prof. Xue‐Xia Miao.     

Feasibility,limitation and possible solutions of RNAi‐based technology for insect pest control

Abstract Numerous studies indicate that target gene silencing by RNA interference (RNAi) could lead to insect death. This phenomenon has been considered as a potential strategy for insect pest control, and it is termed RNAi‐mediated crop protection. However, there are many limitations using RNAi‐based technology for pest control, with the effectiveness target gene selection and reliable double‐strand RNA (dsRNA) delivery being two of the major challenges. With respect to target gene selection, at present, the use of homologous genes and genome‐scale high‐throughput screening are the main strategies adopted by researchers. Once the target gene is identified, dsRNA can be delivered by micro‐injection or by feeding as a dietary component. However, micro‐injection, which is the most common method, can only be used in laboratory experiments. Expression of dsRNAs directed against insect genes in transgenic plants and spraying dsRNA reagents have been shown to induce RNAi effects on target insects. Hence, RNAi‐mediated crop protection has been considered as a potential new‐generation technology for pest control, or as a complementary method of existing pest control strategies; however, further development to improve the efficacy of protection and range of species affected is necessary. In this review, we have summarized current research on RNAi‐based technology for pest insect management. Current progress has proven that RNAi technology has the potential to be a tool for designing a new generation of insect control measures. To accelerate its practical application in crop protection, further study on dsRNA uptake mechanisms based on the knowledge of insect physiology and biochemistry is needed.     

Inducible RNAi system and its application in novel therapeutics

RNA interference (RNAi) was discovered as a cellular defense mechanism more than decade ago. It has been exploited as a powerful tool for genetic manipulation. Characterized with specifically silencing target gene expression, it has great potential application for disease treatment. Currently, there are human clinical trials in progress or planned. Despite the excitement regarding this prominent technology, there are many obstacles and concerns that prevent RNAi from being widely used in the therapeutic field. Among them, the non-spatial and non-temporal control is the most difficult challenge, as well as off-target effects and triggering type I immune responses. Inducible RNAi technology can effectively regulate target genes by inducer-mediated small hairpin RNA expression. Combination with inducible regulation systems this makes RNAi technology more sophisticated and may provide a wider application field. This review discusses approaches of inducible RNAi systems, the potential problem areas and solutions and their therapeutic applications. Given the limitations discussed herein being resolved, we believe that inducible RNAi will be a major therapeutic modality within the next several years.     

RNA干扰技术在昆虫学领域研究进展

RNA干扰(RNAi)是生物体内源基因发生转录后特异性降解的一种生理现象,广泛存在于生物体内。RNAi主要由小干扰RNA诱发阻碍目的基因的翻译或转录,造成目标信使RNA沉默。RNAi具有高效、特异性强等优点,被广泛应用于昆虫基因功能研究,并显示出了开发新型病虫害管理策略的巨大潜力。主要阐述了RNAi的沉默机制,双链RNA转入昆虫体内的几种方式,以及RNAi技术在不同目昆虫中研究的最新进展。最后,对RNAi技术存在的不足之处进行了简单总结,还对RNAi技术在害虫防治中的应用进行了展望,以期为该技术广泛应用于农业害虫防治提供理论支持。     

Vectors for RNAi technology in poplar

Abstract: The potential of double-stranded RNA interference (RNAi) technology was studied for down-regulation of gene expression in poplar. A set of vectors was constructed generating RNAs capable of duplex formation of sequences specific for the β-glucuronidase (GUS) reporter gene system. These gene cassettes are driven by the CaMV-35S promoter. To address the question of gene silencing, we tested the functionality of these vectors, both in transient assays by transforming protoplasts with the RNAi constructs, and in stably transformed GUSexpressing poplar plants. Agrobacterium -mediated transformation of those GUS-expressing plants with a GUS-specific RNAi construct showed a strong down-regulation of the reporter gene. From these results we conclude that RNAi is also functional in poplar.