💡这项突破是什么?
近日，林学院石娟教授团队在重大林业检疫性害虫舞毒蛾分子调控机制与快速鉴定技术研究领域取得系列进展。相关研究成果分别以“Silencing of juvenile hormone-related genes through RNA interference leads to molt failure and high mortality in the spongy moth”为题，发表在《Insect Science》（农林科学一区TOP期刊封面论文）；以“Spatiotemporal expression patterns and RNA interference efficiency of key diapause genes in Lymantria dispar—Investigating the heritability of RNA interference effects for pest biocontrol”为题，发表在国际学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（IF=8.5，生物学二区TOP）。此外，团队围绕亚洲型舞毒蛾快速分子鉴定建立的检测技术获得美国发明专利授权，专利名称为“Specific primers for identifying Asian gypsy moth and method of detection thereby”，该技术基于特异性引物和PCR扩增实现了亚洲型舞毒蛾亚种级别的识别，并给出了引物序列、扩增体系及检测流程。
国际检疫对象舞毒蛾（Lymantria dispar）寄主范围广，环境适应性强，被世界自然保护联盟（IUCN）列入“全球100种最严重的入侵物种”。一方面，中国是其亚种之一亚洲型舞毒蛾的原产区，受到北美植物保护组织《来自亚洲型舞毒蛾疫区船舶及货物操作管理指南》的贸易管控，伴随巨额的违规处罚，影响面几乎覆盖中国所有重要口岸，成为我国对外贸易的主要技术壁垒。随着有害生物绿色防控与口岸快速检疫需求的不断提升，针对舞毒蛾关键发育和滞育基因，建立高效、准确、可推广的分子快速检测和分子干扰技术，对于推动林业有害生物精准监测和可持续治理具有重要意义。
在舞毒蛾滞育调控研究中，团队围绕前期筛选出的LdGCLC、LdGLUD1_2、LdIDH1和LdIDH2四个关键滞育相关基因，系统分析其在不同发育阶段和组织中的时空表达特征。研究采用qPCR、荧光原位杂交和RNA干扰等技术，发现上述基因在舞毒蛾生命周期中呈现差异表达，在幼虫头部表达量较高，提示其与滞育生理过程密切相关。
图1 RNAi前后舞毒蛾滞育相关基因在舞毒蛾幼虫脑部的荧光原位杂交定位结果
为进一步验证RNA干扰在舞毒蛾防控中的应用潜力，研究团队通过dsRNA显微注射和卵期浸泡等方式对目标基因进行沉默处理。结果表明，RNA干扰能够有效降低目标基因表达水平，并进一步影响滞育激素和蜕皮激素水平及卵孵化率。研究还发现，母代dsRNA处理可影响子代卵中目标基因表达和相关生理指标，为舞毒蛾滞育调控机制解析和基于RNAi的绿色防控提供了新的实验依据。
图2 RNA干扰沉默滞育相关基因表达并产生跨代影响
在幼虫生长发育调控研究中，研究团队进一步聚焦保幼激素相关通路，选择舞毒蛾保幼激素酸甲基转移酶基因Ldjhamt和保幼激素环氧水解酶基因Ldjheh作为RNA干扰靶标。研究发现，二者在舞毒蛾不同发育阶段及组织中呈现特异性表达特征，并在脂肪体等组织中表达较高，提示其可能参与保幼激素合成、代谢及幼虫发育调控。通过RNAi沉默Ldjhamt和Ldjheh后，目标基因表达水平显著降低，舞毒蛾幼虫生长发育受到明显影响，表现为存活率、化蛹率和羽化率下降，并出现蜕皮失败、蛹发育异常、成虫羽化受阻及翅发育异常等表型。上述结果表明，保幼激素合成与代谢相关基因在舞毒蛾生长发育和变态过程中具有关键作用，可作为RNAi绿色防控的重要候选靶标。
图3 沉默保幼激素相关基因导致舞毒蛾发育异常与死亡
针对亚洲型舞毒蛾快速、准确识别难题，团队建立了基于特异性引物的PCR检测方法。该方法以昆虫基因组DNA为模板，通过特异性引物扩增实现亚洲型舞毒蛾识别，可用于不同发育阶段样品的分子鉴定。专利文本显示，该技术能够提高亚洲型舞毒蛾检测的特异性和稳定性，为口岸检疫、林业监测和疫情溯源提供了实用化技术支撑。
图4亚洲型舞毒蛾（1-4）及其近缘种（5-16）特异性PCR检测结果
林学院森林保护学博士生季文拽为论文“Silencing of juvenile hormone-related genes through RNA interference leads to molt failure and high mortality in the spongy moth” 第一作者，林学院石娟教授为通讯作者。
该研究得到国家重点研发计划（2023YFE0116200）、国家自然科学基金项目（32171794）的资助。
林学院森林保护学博士生谢晴为论文“Spatiotemporal expression patterns and RNA interference efficiency of key diapause genes in Lymantria dispar—Investigating the heritability of RNA interference effects for pest biocontrol”第一作者，林学院石娟教授为通讯作者。
该研究得到国家自然科学基金项目（32171794）、国家自然科学基金项目（32471870）的资助。
美国发明专利由北京林业大学申请，石娟、季文拽、刘姝月为发明人。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141037
https://doi.org/10.1111/1744-7917.70117
专利编号：US 12,618,116 B2（授权）/ US 2023/0203598 A1（公开）
