Защита растений от Helicoverpa armigera за счёт продукции длинных шпилечных РНК в хлоропластах

Экспрессия двуцепочечной РНК (dsRNA) в трансгенных растениях для подавления жизненно важных генов у растительноядных вредителей получила название межцарственной РНК-интерференции (TK-RNAi) и стала перспективным методом защиты сельскохозяйственных культур. Однако расщепление dsRNA до малых интерферирующих РНК (siRNA) собственным аппаратом РНК-интерференции растения может снижать пестицидную активность. Поэтому генетические конструкции, кодирующие шпилечные РНК (hpRNA) с двуцепочечным стеблем длиной около 200 нуклеотидов и направленные против гена ацетилхолинэстеразы хлопковой совки Helicoverpa armigera, интегрировали в ядерный геном или геном хлоропластов Nicotiana benthamiana. В транспластомных линиях N. benthamiana накапливались неповреждённые полноразмерные hpRNA, обеспечивавшие выраженную защиту от повреждения H. armigera, тогда как в растениях с ядерной трансформацией hpRNA расщеплялись до siRNA и оказывали более умеренное антифидантное действие. Это свидетельствует о практически полном отсутствии аппарата или активности РНК-интерференции в хлоропластах, о том, что образующиеся в этих органеллах hpRNA не попадают в цитоплазму, а также о большей эффективности доставки TK-RNAi при поедании упакованных в хлоропласты неповреждённых hpRNA по сравнению с использованием hpRNA, кодируемых ядерным геномом. Эти результаты отличаются от недавно описанной связи между экспрессией siRNA и эффективностью TK-RNAi, направленной против гена хитиназы H. armigera, но согласуются с сообщениями об эффективной TK-RNAi при образовании dsRNA в хлоропластах сходящимися промоторами, фланкирующими последовательность гена вредителя, а также при использовании очень коротких hpRNA со стеблем длиной 21 нуклеотид, сходных с искусственными микроРНК. Мы показали, что hpRNA, сконструированные по традиционным принципам создания растительных конструкций для РНК-интерференции и интегрированные в геном хлоропластов, стабильны и эффективны на протяжении нескольких поколений и могут обеспечить длительную устойчивость сельскохозяйственных культур к вредителям.