RNA干扰（RNA interference，RNAi）是昆虫抵御病毒侵染的重要天然免疫机制。在果蝇、蚊虫等双翅目模式昆虫中，Dicer2（DCR2）和Argonaute2（AGO2）是siRNA抗病毒通路的核心组分，分别参与病毒来源小干扰RNA（vsiRNA）的产生和病毒RNA的降解。然而，这一经典抗病毒免疫机制在其他非模式昆虫中仍缺乏系统性的功能验证。
近日，宁波大学陈剑平院士、李俊敏研究员团队在国际学术期刊 PLOS Pathogens 发表题为“Functional dissection of conserved RNAi pathways in antiviral immunity of several hemipteran insects”的研究论文。研究以水稻重要媒介昆虫灰飞虱为主要对象，系统解析了miRNA、piRNA和siRNA三条RNAi通路核心基因的生物学功能，并将抗病毒功能研究拓展至白背飞虱、褐飞虱和烟粉虱等农田重要半翅目害虫。
研究发现，灰飞虱miRNA和piRNA通路的核心基因在昆虫生长发育、存活和繁殖过程中发挥重要作用。在抗病毒免疫方面，与双翅目模式昆虫的经典模型不同，在灰飞虱中敲低AGO2能够显著促进多种RNA病毒的积累，而敲低DCR2或R2D2则未出现明显的表型。进一步通过病毒RNA拷贝数归一化分析发现，AGO2敲低显著降低了vsiRNA相对于病毒RNA的丰度，而DCR2或R2D2敲低同样未产生显著影响。这种AGO2与DCR2不同的敲低表型在其他三种半翅目昆虫中也得到了进一步验证。
此外，通过CRISPR/Cas9基因编辑，研究发现DCR2纯合突变导致灰飞虱胚胎无法正常孵化，而DCR2表达降低的杂合突变体中病毒积累未发生显著变化，表明DCR2在昆虫胚胎发育过程中具有重要作用。值得注意的是，已有研究在双翅目埃及伊蚊中获得了能够存活至成虫的DCR2功能缺失突变体，与灰飞虱DCR2纯合突变导致胚胎无法孵化的现象形成鲜明对比，提示DCR2在不同昆虫类群中的发育功能可能存在差异。由于灰飞虱DCR2纯合突变体胚胎致死，因此半翅目昆虫中DCR2在宿主抗病毒过程中的功能仍有待进一步研究。
该研究揭示了半翅目昆虫与双翅目模式昆虫在抗病毒RNAi通路功能上的重要差异，提示昆虫抗病毒RNAi机制可能具有比现有经典模型更为复杂的功能组织方式。研究拓展了对非模式昆虫抗病毒免疫机制及其功能演化多样性的认识，也为进一步解析农业重要媒介昆虫的抗病毒防御机制提供了新的研究方向。
宁波大学农产品质量安全全国重点实验室已出站博士后张岩、在站博士后叶庄新和博士研究生马晴露为论文共同第一作者，陈剑平院士和李俊敏研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014753
