[發明專利]一種調控紅火蟻工蟻個體分工的小分子RNA及其應用

有效

• 申請號: 202110871345.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113930424B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 陳潔;馬運杰;石慶型;齊國君;呂利華;陳婷
• 申請（專利權）人: 廣東省農業科學院植物保護研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;A01N57/16;A01P7/04
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星;朱聰聰

本發明公開了一種調控紅火蟻工蟻個體分工的小分子RNA及其應用。RNA的核苷酸序列為：5’?GACGGGUGUGCUCUAGUUUCA?3’。本發明篩選得到一種調控紅火蟻工蟻個體分工的小分子RNA?miRNA?279c?5p，覓食型工蟻在上調miR?279c?5p的表達后，對紅火蟻幼蟲或蛹產生了育幼行為，改變工蟻巢內外行為而達到害蟲防治的目的。添加含miRNA?279c?5p的餌劑更容易通過社會性昆蟲的交哺行為在整個蟻巢傳遞，達到害蟲防治的目的。

技術領域：

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種調控紅火蟻工蟻個體分工的小分子RNA及其應 用。

背景技術：

紅火蟻之所以擴散快、易暴發成災，主要的一個原因在于其特殊的生物學特性和高度的 社會合作，屬于典型的社會性昆蟲。社會性昆蟲的品級分化和分工是其主要特征之一，由基 因和環境共同影響(Simpson et al.,2011；Lockett et al.,2016)。紅火蟻工蟻承擔的分工與發育 時間有關，隨著工蟻羽化后成蟲生長發育時間，它們逐漸可被分為具有照顧后代行為的“育幼 蟻”(nurse)和負責巢外搜尋和覓食行為的“覓食蟻”(forager)(Cassill et al.,1999；Tschinkel et al.,2006)。前人研究表明，紅火蟻工蟻的育幼、覓食功能有轉化現象，除了信息素之外還具 有一定的分子遺傳基礎。microRNA (miRNA)是生物體內長度約為21-25個核苷酸的非編 碼小RNA，它們廣泛參與生物個體的發育調控、細胞增殖與死亡、細胞分化等生理過程(Dutta et al.,2007；Bartel et al.,2009；趙奎、龐全海,2010)。既然miRNA是動物很多生理過程中重要 的調控因子，因此推測它們也參與了紅火蟻工蟻的育幼和覓食功能轉化的調控過程。近十年 來，少數影響社會性昆蟲個體分工的非編碼RNA被陸續鑒定出來，然而這些研究主要集中在 蜜蜂等經濟昆蟲中(Li et al.,2012；Liu et al.,2017；Liu et al.,2019)。miRNA介導的紅火蟻工 蟻分工的功能尚未清楚。

近年來，已有不少文獻報道，社會性昆蟲的個體分工受到一系列基因的調控。如西方蜜 蜂Apis mellifera工蜂的分工與王漿的主蛋白基因和參與酶調節、神經功能及覓食行為相關的 基因有密切關系(劉芳等，2015)；此外，巢內的育幼型和巢外的覓食型差異表達基因也被陸 續鑒定出來，包括for基因(Ben-Shahar,2002；Ingram et al.,2011)、卵黃蛋白基因Vg(Antonio et al.,2008)，Malvolio(mvl)(Ben-Shahar,2004)和晝夜節律相關基因period(per)(Ingram et al., 2009)等。同樣地，miRNAs也能調控社會性昆蟲的品級和分工，雖然這方面的研究成果較 晚、較少。2016年Ashby等人對西方蜜蜂的蜂王、工蜂以及不同分工的工蜂進行了miRNA 測序和生物信息學分析，鑒定出了大量參與西方蜜蜂等級分化的miRNA，并對其靶基因和信 號通路進行了預測(Ashby et al.,2016)。2017年Liu等人發現西方蜜蜂中的miR-279a通過抑制 蜜蜂mblk-1基因表達影響工蜂對蔗糖的響應(Liuet al.,2017)，明確了miRNA在調控社會性 昆蟲行為中的作用。雖然前期已經有眾多研究結果初步表明了基因和非編碼RNA調控在社會 性昆蟲個體分工中的作用，然而紅火蟻miRNA的鑒定和其介導工蟻個體分工的功能尚不清 楚。

紅火蟻高繁殖速率和攻擊特性使其具有進攻性入侵者的能力，而工蟻則更具攻擊性，因 此改變工蟻巢內外行為是有效降低危害的方式之一。自然環境下，添加含miRNA的液體餌 劑更容易通過社會性昆蟲的交哺行為在整個蟻巢傳遞，從而降低工蟻出巢覓食能力及活動強 度，達到害蟲防治的目的。

發明內容：

本發明的第一個目的提供一種調控紅火蟻工蟻個體分工，使紅火蟻工蟻的行為從覓食型 向育幼型轉化的小分子RNA-miRNA-279c-5p。