《Pesticide Biochemistry and Physiology》：A review of spray-induced RNA interference for the control of phytopathogenic fungi: Mechanisms, biological barriers, and advanced delivery technologies
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控制植物真菌病害的创新策略：基于RNA干扰的生物农药机制、递送方法及挑战分析。该综述系统阐述了RNAi通过靶向病原真菌关键基因沉默表达的作用机制，对比了转基因与非转基因递送策略（如SIGS）的优劣，并深入探讨了真菌对RNAi敏感性差异、环境递送效率及抗药性演化的核心障碍，为开发高效特异性RNAi生物农药提供理论指导。
作者：Rivaldi Pratama、Fidia Hudzaifah Akmal、Azzahra Mewa Kurnia
所属机构：印度尼西亚日惹Gadjah Mada大学植物保护系植物病理学分部（邮编：55281）
摘要
控制由植物病原真菌引起的植物疾病需要采用环保且可持续的创新方法。一种有前景的策略是使用基于RNA干扰（RNAi）的生物农药。该技术具有高度特异性，能够靶向病原体而不伤害有益的非目标微生物，并且不会在环境中留下有害残留物。RNAi通过同时靶向多个基因，理论上有助于减少病原体的抗性产生。然而，在开发和应用RNAi生物农药时仍需考虑病原体可能产生的抗性问题。RNAi的效果很大程度上取决于病原体吸收双链RNA（dsRNA）的能力，而不同真菌种类的这一能力存在差异。本文综述了RNAi在控制植物病原真菌方面的最新进展，重点探讨了RNAi的作用机制、影响其效率的生物学因素以及多种RNAi递送方法，包括转基因和非转基因技术（如喷雾诱导基因沉默（SIGS）。
引言
当前时代，生物技术已成为现代农业革命的关键支柱。由于气候变化和环境退化的影响，食品生产面临的挑战日益复杂。生物技术的进步为提高农业生产率同时减少对环境的负面影响提供了创新解决方案（Huang和Wang，2024）。基于RNA干扰（RNAi）的方法是一种具有巨大潜力的创新技术，有望彻底改变植物病原体控制策略。RNAi通过插入双链RNA（dsRNA）来使基因在转录后失活，从而靶向特定基因（Shao等人，2025）。dsRNA的插入会导致病原体出现多方面的发育障碍甚至死亡（Grizanova等人，2021）。RNAi在调控真核生物（如真菌）的基因表达中起着重要作用。这一过程由小RNA分子（如siRNA或miRNA）介导，它们通过沉默特定目标mRNA来阻止细胞中关键蛋白质的合成（Piombo等人，2024）。此外，RNAi已被证明是抵御植物病原体的有效分子防御机制（Ali等人，2024）。利用基因组编辑技术对RNAi通路进行功能分析，有助于深入理解基于RNAi的生物控制策略。Iracane等人（2024）使用CRISPR-Cas9技术删除了Candida albicans中的DCR1和AGO1基因，结果发现RNAi的效果高度依赖于其作用机制；这些基因的破坏会抑制小RNA的产生和沉默能力。研究还证明，RNAi能够降低担子菌Ganoderma boninense中导致油棕基部茎腐病的lanosterol 14α-去甲基酶（ERG11）基因的表达（Capriotti等人，2024）。此外，将RNAi应用于Phakopsora pachyrhizi（大豆锈病的致病菌）后，目标基因（ATC、RP_S16和GCS_H）的表达减少了约70%，从而显著减轻了疾病严重程度和脓疱形成（Hu等人，2020）。
在Neurospora crassa真菌中首次发现了RNA沉默现象，这种机制被称为“quelling”，属于由siRNA引导的转录后基因沉默（PTGS），能够抑制转座子和病毒感染（Romano和Macino，1992）。该机制通过引入与内源基因同源的转基因来实现，这些转基因随后通过Rdp（QDE-1）蛋白、两种Dice样蛋白（Dcl1或Dcl2）以及Argonaute（QDE-2）蛋白启动沉默过程。还开发了一种非基因工程方法，即通过喷洒合成RNA（喷雾诱导基因沉默/SIGS）。研究表明，使用针对病原体基因的合成dsRNA或sRNA可提高植物对病原体攻击的抵抗力（Cai等人，2018）。
研究人员通过靶向特定基因设计针对真菌的RNAi生物农药，探索了RNAi的潜力（Mann等人，2023）。与传统杀菌剂相比，RNAi具有更多优势：它更具选择性，仅针对病原体而不伤害有益微生物，且不会在环境中留下有害残留物，是一种可持续且环保的选择（Sellamuthu等人，2024）。此外，由于RNAi旨在同时靶向病原体生命周期中的多个关键基因，因此相比传统化学杀菌剂，其引发抗性的风险较低（Beernink等人，2024）。值得注意的是，不同植物病原真菌对RNAi的敏感性各不相同（Ray等人，2022）。应用效果取决于病原体对RNA的吸收效率，较高的dsRNA吸收水平能提供更强的保护作用（Qiao等人，2021）。目前正在进行的研究旨在解决限制RNAi在植物病原真菌中应用的各类问题。
一些先前的综述文章（Armas-Tizapantzi和Montiel-González，2016；Nicolás和Garre，2016；Lax等人，2020）主要讨论了RNAi在各种真菌中的通用应用，未专门针对植物病原真菌。另一些综述（?e?i?和Kogel，2021；Ray等人，2022；Padilla-Roji等人，2023）仅探讨了单一递送方法的应用。本文全面回顾了基于RNAi的植物病原真菌管理研究现状，包括RNAi的作用机制、影响其效果的因素以及各种递送方法。重点介绍了过去十年中在控制植物病原真菌方面取得的进展，涉及RNAi的作用模式、影响效果的限制因素以及新兴的递送技术（如喷雾诱导基因沉默（SIGS）。
RNAi机制
RNA干扰（RNAi）是一种存在于大多数生物体中的保守转录后机制。RNAi由双链RNA（dsRNA）触发，最初在Caenorhabditis elegans中被发现可作为基因沉默的诱因（Conte等人，2015；Fire等人，1998）。在真核细胞中，20–30个核苷酸长的小dsRNA分子被Argonaute蛋白复合体识别，后者会阻断或降解目标RNA（Park等人，2022）。在植物中，基因沉默发生在两个层面：
结论
基于RNAi的生物农药为控制植物病原真菌提供了革命性的方法。借助微细胞、碳点、金纳米簇和CPP等多种递送技术，RNAi有望成为一种环保且高效的解决方案。然而，要实现大规模应用，还需在研究、开发和优化RNAi技术方面开展合作。此外，相关法规也需要进一步完善。
关于生成式AI使用的声明
在撰写本文过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）和Gemini（Google）辅助文献总结和部分章节的撰写。作者对所有AI生成的内容进行了仔细核对和编辑，并对文章的最终内容负全责。
作者贡献声明
Rivaldi Pratama：数据可视化、项目监督、方法论设计、数据分析、概念构建、初稿撰写。Fidia Hudzaifah Akmal：方法论设计、数据管理、文本审阅与编辑、初稿撰写。Azzahra Mewa Kurnia：数据验证、软件应用、实验设计、数据管理、文本审阅与编辑、终稿撰写。利益冲突声明
作者声明本研究未涉及任何可能引发利益冲突的商业或财务关系。
致谢
我们衷心感谢印度尼西亚高等教育部、科学与技术部推出的“Magister Menuju Doktor untuk Sarjana Unggul”（PMDSU）项目提供的财政支持。该项目对推动高等教育和科学研究的贡献促进了本综述的完成。
