麦蚜生长发育相关基因APT1作为靶标在防治蚜虫中的应用

本发明生物技术和植物保护领域，具体涉及麦蚜生长发育相关基因apt1作为靶标在防治蚜虫中的应用。

背景技术：

1、小麦蚜虫是一种世界性害虫，主要分布在北半球温带和亚热带地区，在世界小麦生产国均有分布。麦蚜在小麦的整个生育期均可为害，小麦苗期，麦长管蚜主要聚集在小麦的叶片、叶鞘等位置，以取食小麦植株茎、叶的汁液等方式为害小麦，小麦抽穗后，多集中在茎、叶和穗部为害，并排泄蜜露，影响植株的呼吸和光合作用。小麦的灌浆期和乳熟期是麦长管蚜发生危害的高峰时段，导致小麦籽粒干瘪、千粒重减轻，引发严重的产量损失。

2、目前，麦蚜防治以喷洒化学农药为主，但大量使用化学农药，不仅对人畜有害，造成严重的环境污染，而且麦蚜对部分常用化学杀虫剂已经产生抗性，给麦蚜的防治工作带来极大的挑战。目前，我们提出在麦蚜防治时应遵循“预防为主，综合防治”的植保方针，多种防治方法相结合，利用增效剂减少化学农药的使用剂量，加强麦蚜的抗药性监测，及时减少或禁止麦蚜已产生高抗药性杀虫剂的使用，以减轻或延缓麦蚜抗药性的产生。此外，培育抗蚜虫小麦品种是控制麦蚜危害的最有效途径，但由于现有种质资源中缺乏有效的抗蚜基因，抗性机制尚不明确，常规育种难以奏效。迫切需要挖掘和利用新型抗蚜基因，并通过基因工程育种提高小麦抗蚜性，对研发新的环保和可持续的麦蚜防治手段具有重要意义。

3、rnai是一种在动物、植物和微生物中高度保守的基因表达调控工具。目前，rnai诱导因子运用较多的为dsrna，dsrna在进入昆虫体内会被dicer蛋白随机剪切成长度约为22nt的小rna，小rna与argonaute蛋白(agos)结合形成rna诱导的沉默复合体(riscs)，该复合体与目标rna链互补，诱导mrna降解或抑制翻译进程，利用rnai技术靶向有害生物的必须基因，实现高效的基因沉默，可有效控制病虫害的发生。通过rna干扰进行害虫防治具有如下优点：1)杀虫具有专一性，对非靶标生物无杀伤作用；2)rna在自然界极易降解，无残留；3)对环境无毒无害，相对安全。rna生物农药被称为农药史上的“第三次革命”，因此，rnai技术已成为未来害虫生物防治的主要研究方向。

4、酰基蛋白硫酯酶1(acyl protein thioesterase 1，apt1)，作为脱棕榈酰化的核心酶类，近年来在生物学领域的多个方面展现出了其复杂而关键的作用。gu等(2023)的研究揭示了apt1在慢性肾病(ckd)纤维化进程中的机制。研究发现，在ckd小鼠模型和患者的纤维化肾脏中，蛋白质棕榈酰化水平和dhhc9表达显著下调。dhhc9作为β-连环蛋白的棕榈酰化酶，促进其泛素化和降解，而apt1则通过去棕榈酰化作用，增加β-连环蛋白的稳定性和核转位，从而促进肾脏纤维化。这一发现不仅阐明了蛋白质棕榈酰化在肾脏纤维化中的调控网络，也为ckd治治疗提供了新的分子靶标。

5、apt1在内分泌系统中同样扮演着重要角色。dong等(2023)的研究聚焦于胰岛素分泌过程，通过棕榈酰化蛋白质组学分析，鉴定出scamp1(secretory carrier membraneprotein 1)为apt1的关键底物，定位于胰岛素分泌颗粒上，其棕榈酰化状态与胰岛素的分泌量紧密相关(dong g，et al.palmitoylation couples insulin hypersecretion withβcell failure in diabetes.cell metabolism,2023.35(2):332-344.e7.doi:10.1016/j.cmet.2022.12.012.)。apt1通过调控scamp1的去棕榈酰化，影响胰岛素的正常分泌。在apt1缺失的小鼠模型中，观察到胰岛素过度分泌及β细胞功能衰竭的现象，进一步强调了apt1在维持胰岛健康中的不可或缺性。

6、apt1可能是治疗学习和记忆相关障碍的潜在靶点。研究发现apt1介导的去棕榈酰化参与了psd-95的棕榈酰化和谷氨酸能突触传递调节。通过敲低或选择性抑制apt1，可显著增加ampar介导的突触强度、棕榈酰化水平以及psd-95和ampars的突触或表面表达，进而影响恐惧记忆的形成。这些发现揭示了apt1在神经系统可塑性和记忆形成中的潜在作用，为相关障碍的治疗提供了新的思路。此外，中国农业大学王涛团队的研究发现apt1是一种双向调节氧化还原感受器，通过apt1-nac模块在应对生物及非生物胁迫中发挥保护作用。apt1在正常生理条件下以单体形式存在，通过s-谷胱甘肽化维持其单体状态，而在氧化胁迫下，apt1会转变为同源四聚体形式，具有硫酯酶活性(ji,t.,zheng,l.,wu,j.,duan,m.,liu,q.,liu,p.,shen,c.,liu,j.,ye,q.,wen,j.,dong,j.,wang,t.(2023a).thethioesterase apt1 is abidirectional-adjustment redox sensor.naturecommunications,14(1),2807.)。另一项研究指出，apt1参与了老年骨质疏松症的缓解过程。早期的研究还表明(ji,c.j.,dong,q.y.,huihui liu,h.h.,yang,x.d.,han,y.g.,zhu,b.r.,xing.h.x.(2023b).acyl-protein thioesterase1 alleviates senileosteoporosis by promoting osteoblast differentiation via depalmitoylation ofbmpr1a.regenerative therapy,24:351-360.)，apt1可能在h-ras和g蛋白α亚基的棕榈酰化循环中发挥调节作用(biel,m.,deck,p.,giannis,a.,waldmann,h.(2006).synthesisand evaluation of acyl protein thioesterase 1(apt1)inhibitors.chemistry(weinheim an der bergstrasse,germany),12(15),4121–4143.)。这些研究进展表明apt1在动植物和人类生理病理过程中的重要性。

7、但麦长管蚜酰基蛋白硫酯酶1基因apt1及其dsrna在害虫防治中的应用还未见报道。

技术实现思路

1、本发明得到麦长管蚜生长发育相关基因apt1的dsrna，采用纳米材料递送dsrna的方法，进行了利用rnai技术沉默麦长管蚜体内的apt1基因，导致麦长管蚜产生致死效应。

2、本发明提供一种麦蚜生长发育相关基因apt1作为靶标在防治蚜虫中的应用。其中麦蚜生长发育相关基因apt1的核苷酸序列如seq id no:1所示。

3、具体地，其是以麦蚜生长发育相关基因apt1作为靶标设计dsrna，将所述dsrna施用于蚜虫上以实现防治的目的。

4、更具体地，所述dsrna的核苷酸序列如seq id no：2所示。

5、优选地，所述蚜虫是麦蚜，更具体为麦长管蚜。

6、本发明提供针对麦蚜生长发育相关基因apt1的dsrna在防治蚜虫中的应用。

7、具体地，所述蚜虫是麦蚜，更具体为麦长管蚜。

8、优选地，所述dsrna的核苷酸序列如seq id no：2所示。

9、本发明还提供一种防治蚜虫的方法，其包括将针对麦蚜生长发育相关基因apt1的dsrna施用于蚜虫的步骤，例如通过将含有所述的dsrna药剂喷洒的步骤。

10、具体地，所述蚜虫是麦蚜，更具体为麦长管蚜。

11、优选地，所述dsrna的核苷酸序列如seq id no：2所示。

12、本发明研究结果表明麦长管蚜生长发育相关基因apt1的保守序列可作为潜在的分子靶标用于研发防控麦长管蚜的rna生物农药。通过rna干扰进行害虫防治具有如下优点：1)杀虫具有专一性，对非靶标生物无杀伤作用；2)rna在自然界极易降解，无残留；3)对环境无毒无害，相对安全。