《Insects》：Identification and RNA Interference-Based Functional Analysis of Chitin Deacetylase Genes in Bemisia tabaci
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几丁质脱乙酰酶（CDAs）在昆虫的生长和发育中发挥重要作用。本研究通过生物信息学注释，在烟粉虱 *Bemisia tabaci* MEAM1隐种的基因组中鉴定并表征了四个编码几丁质脱乙酰酶的基因（*BtCDAs*）。系统发育分析显示，昆虫几丁质脱乙酰酶可分为五
几丁质脱乙酰酶（CDAs）在昆虫的生长和发育中发挥重要作用。本研究通过生物信息学注释，在烟粉虱 *Bemisia tabaci* MEAM1隐种的基因组中鉴定并表征了四个编码几丁质脱乙酰酶的基因（*BtCDAs*）。系统发育分析显示，昆虫几丁质脱乙酰酶可分为五组，而烟粉虱中未发现第II、IV或V组CDAs。对四个*BtCDA*的发育表达模式研究表明，*BtCDA1*、*BtCDA2a*、*BtCDA2b*和*BtCDA4*在卵和若虫阶段有不同程度的表达，而在成虫中表达水平极低。利用纳米材料SPc将靶向*BtCDA1*、*BtCDA2a/b*和*BtCDA4*的双链RNA（dsRNA）递送至烟粉虱四龄若虫，导致了显著的基因沉默和死亡率。基于这四个*BtCDA*基因设计了一个融合基因（*3CDA*），并进行了RNAi实验，结果表明，转基因番茄和SPc介导的融合基因dsRNA递送均可沉默所有*BtCDA*基因。这些初步结果表明，靶向*BtCDA*的RNAi可导致烟粉虱大量死亡，凸显了*BtCDA*作为RNAi害虫管理策略有效靶标的潜力。
**论文解读：烟粉虱几丁质脱乙酰酶基因的鉴定及RNAi功能分析**
**1. 研究背景与问题**
烟粉虱（*Bemisia tabaci*）是一种全球性农业害虫，通过刺吸植物韧皮部汁液和传播多种植物病毒造成严重经济损失。当前防治主要依赖化学杀虫剂，但过度使用导致抗药性、环境污染和食品安全问题。RNA干扰（RNAi）技术被认为是一种绿色可持续的替代策略，通过引入双链RNA（dsRNA）触发靶基因mRNA降解，从而抑制害虫生长发育。几丁质脱乙酰酶（CDA）是几丁质修饰的关键酶，参与昆虫表皮和中肠围食膜等结构形成，其功能异常可导致蜕皮障碍和死亡。然而，烟粉虱中CDA基因家族的系统鉴定及其作为RNAi靶标的可行性尚不清楚。因此，研究人员开展了本研究，旨在鉴定烟粉虱CDA基因，明确其发育表达模式，并通过纳米材料SPc和转基因植物介导的RNAi评估其作为防治靶点的潜力。该论文发表在《Insects》期刊。
**2. 主要技术方法**
研究人员从河北大学校园采集了烟粉虱MEAM1隐种成虫，并在棉花幼苗上连续饲养以建立实验室种群。主要技术方法包括：（1）基于HMMER3.4和InterProScan软件对NCBI数据库中烟粉虱基因组进行全基因组筛选和结构域注释，鉴定CDA候选基因；（2）利用MEGA 11软件构建邻接法（NJ）系统发育树，分析与其他昆虫CDA的进化关系；（3）通过反转录定量PCR（RT-qPCR）检测不同发育阶段（卵、1-4龄若虫、成虫）的基因表达水平；（4）采用纳米材料星形聚阳离子（SPc）包被dsRNA，以纳米注射器将SPc/dsRNA复合物直接滴加在四龄若虫背板进行RNAi；（5）构建含有融合基因*3CDA*的pRNAi-GG植物表达载体，通过农杆菌介导法转化番茄（*Solanum lycopersicum* cv. Micro-Tom），获得转基因植株，并开展成虫取食实验。
**3. 主要研究结果**
**3.1 *BtCDA*的鉴定与筛选**
通过HMMER搜索和结构域预测，从烟粉虱基因组获得7个候选CDA蛋白，其中*BtCDA-like1*、*BtCDA-like2*和*BtCDA-like3*缺乏几丁质结合域（ChBD），被排除出CDA家族。最终确认四个具有完整CDA结构域的蛋白：BtCDA1、BtCDA2a、BtCDA2b（均为Group I）和BtCDA4（Group III）。系统发育分析表明，昆虫CDA分为五组，而烟粉虱仅含Group I和Group III，不同于其他半翅目昆虫（如褐飞虱）中存在的Group IV，显示进化差异。
**3.2 分子特征与系统发育**
克隆并测序了四个*BtCDA*的cDNA序列，开放阅读框（ORF）长度分别为1638、1671、1653和1488 bp，编码蛋白为545、556、550和495个氨基酸。亚细胞定位预测所有蛋白均分泌至胞外基质。BtCDA2a和BtCDA2b是*BtCDA2*的选择性剪接异构体，编码区序列（CDS）相似度达96.18%。
**3.3 发育表达模式**
RT-qPCR结果显示，*BtCDA1*、*BtCDA2a*和*BtCDA4*在卵和若虫阶段表达量逐步升高，*BtCDA2b*从一龄到四龄表达量下降，暗示两异构体功能分化。所有基因在成虫中表达极低，符合蜕皮和围食膜重塑主要在若虫期活跃的生理需求。
**3.4 RNAi功能分析**
SPc介导的dsRNA递送后72 h，*BtCDA1*、*BtCDA2a/b*和*BtCDA4*的表达量分别下降约60.7%、23.2%和24.4%。ds*BtCDA4*处理组从48 h起出现持续显著死亡，ds*BtCDA1*从60 h起显著，ds*BtCDA2a/b*从108 h起显著。120 h时校正死亡率分别为84.1%（*BtCDA1*）、88.1%（*BtCDA4*）和40.8%（*BtCDA2a/b*），相对羽化率分别为11.5%、7.5%和48.1%。融合基因*3CDA*的dsRNA同时靶向三个基因，72 h后表达量下降60.7%、23.1%和34.3%，120 h校正死亡率达69.5%，相对羽化率16.8%，效果优于单基因干扰。
**3.5 转基因番茄介导的RNAi**
获得9株表达ds*3CDA*的转基因番茄和10株表达ds*EGFP*的对照植株。烟粉虱成虫取食转基因叶片3天后，*BtCDA1*、*BtCDA2a/b*和*BtCDA4*表达量分别降至对照的23.9%、30.0%和40.5%，表明植物介导的RNAi有效。观察发现，ds*3CDA*植株上烟粉虱的卵、若虫和蜕皮数量减少，显示对害虫定殖的抑制作用。
**4. 讨论与结论**
**讨论部分**：CDA基因家族的保守性减少可能反映了半翅目昆虫若虫发育和刺吸式口器对特定CDA亚型需求的降低。BtCDA2a和BtCDA2b的高相似度提示功能冗余，导致单靶标RNAi效果较弱。融合基因策略通过同时干扰多个关键基因提高了RNAi效率，并可降低害虫产生抗性的风险。SPc纳米材料有效保护dsRNA免于核酸酶降解，且表面滴加方法简便、损伤小，优于显微注射。本研究中SPc介导的沉默效率（23%-61%）低于前期的70%，可能与靶基因特性、dsRNA长度和递送策略有关，需进一步优化。转基因番茄虽仅实现中等程度沉默（2.47-4.18倍下降），但植物持续生产dsRNA具有田间应用潜力。未来可开发可喷施制剂、探索多靶标协同效应并评估环境安全性。
**结论部分**：本研究从烟粉虱MEAM1隐种基因组中鉴定出四个CDA成员。四个*btCDA*在卵和若虫阶段显著表达。纳米颗粒介导的dsRNA递送和转基因植物介导的RNAi策略均被证明可用于烟粉虱防治。这些发现为基于RNAi的烟粉虱绿色治理提供了新型靶基因和技术见解。
