توصيفگر ها :
سفيد بالك پنبه , سموم زيستي , RNA تداخل گر , RNA دو رشته اي , استيل كوآ كربكسيلاز , وكتور Pl4440 , سويه HT115
چكيده فارسي :
سفيدبالك پنبه (Bemisia tabaci) يكي از آفات كليدي محصولات زراعي در سطح جهان محسوب ميشود كه به دليل ويژگيهاي زيستي خاص از جمله توانايي بالاي تغذيه، ترشح عسلك و انتقال ويروسهاي گياهي، خسارتهاي گستردهاي به سيستمهاي كشاورزي وارد ميكند. مديريت اين آفت عمدتاً بر پايه مصرف حشرهكشهاي شيميايي استوار است. با اين حال، استفاده مداوم و بيرويه از اين تركيبات، نهتنها به ظهور جمعيتهاي مقاوم منجر شده، بلكه پيامدهاي زيستمحيطي، تهديد سلامت انسان و آسيب به دشمنان طبيعي حشرات را نيز در پي داشته است. بنابراين، توسعه روشهاي جايگزين كه از يكسو كارايي مؤثر بر كنترل آفت داشته و از سوي ديگر سازگاري بيشتري با محيط زيست نشان دهند، ضرورتي اجتنابناپذير است. يكي از روشهاي نوين در اين زمينه، استفاده از فناوري RNAi و توليد RNA دو رشتهاي (dsRNA) براي خاموشسازي ژنهاي حياتي آفت است. در اين مطالعه، ژن استيلكوآ كربوكسيلاز (ACC) بهعنوان هدف انتخاب و قطعهاي 488 جفتبازي از آن به منظور توليد dsRNA طراحي شد. همچنين يك قطعه 419 جفتبازي از ژن GUS باكتريايي بهعنوان كنترل منفي انتخاب گرديد. اين قطعات در وكتور pL4440 كلون شدند و صحت آنها با PCR و توالييابي تأييد شد. سازهها سپس به باكتري HT115 منتقل گرديدند و كلونيهاي نوتركيب با آزمونهاي انتخابي و كلوني PCR مورد ارزيابي قرار گرفتند. بيان dsRNA با استفاده از تيمار با IPTG القا شد و استخراج RNA كل نشان داد كه باندهاي مشخص با اندازههاي مورد انتظار براي ACC و GUS تنها در نمونههاي القاشده ظاهر ميشوند، در حالي كه در كنترل منفي بدون IPTG مشاهده نشد. براي خالصسازيdsRNA دو روش رسوبگذاري با ليتيوم كلرايد و تيمار آنزيمي بررسي شد. برخلاف گزارشهاي پيشين، روش ليتيوم كلرايد قادر به حذف كامل آلودگيها نبود، درحاليكه تيمار آنزيمي خلوص بالاتري ايجاد كرد. غلظت متوسط dsRNA حاصل از اين روش براي قطعه GUS برابر 2/3 ميكروگرم بر ميليليتر و براي قطعه ACC برابر 8/2 ميكروگرم بر ميليليتر بود، كه با گزارشهاي قبلي همخواني داشت. اين يافتهها نشان داد كه سويه باكتريايي HT115 در تركيب با وكتور pL4440، ابزاري مؤثر، ارزان و قابل دسترس براي توليد dsRNA در مقياس آزمايشگاهي محسوب ميشود و با توجه به هزينه بالاي سنتز in vitro و محدوديتهاي آن، استفاده از سامانه باكتريايي ميتواند راهبردي عمليتر و پايدارتر براي كاربردهاي گسترده در كشاورزي باشد.
چكيده انگليسي :
Bemisia tabaci is recognized as one of the most destructive agricultural pests worldwide. Its unique biological features, including high phloem-feeding capacity, honeydew secretion, and the ability to transmit numerous plant viruses. Management of this pest has traditionally relied heavily on the application of chemical insecticides. However, their continuous and excessive use has fostered resistant populations and caused significant environmental and health impacts. Therefore, developing environmentally sustainable and effective pest control strategies has become imperative. One of the most promising modern approaches involves the use of RNA interference (RNAi) technology, particularly the production of double-stranded RNA (dsRNA) to silence essential genes in the pest. In the present study, the acetyl-CoA carboxylase (ACC) gene was selected as a critical molecular target, and a 488 bp fragment of its coding sequence was designed for dsRNA synthesis. In parallel, a 419 bp fragment of the bacterial GUS gene was chosen as a negative control. Both fragments were cloned into the pL4440 vector, and their integrity was verified through PCR and sequencing. The recombinant constructs were subsequently transferred into Escherichia coli strain HT115, and the resulting colonies were screened by antibiotic selection and colony PCR assays. Expression of dsRNA was induced by IPTG, and extraction of total RNA confirmed the presence of distinct bands of the expected sizes for both ACC and GUS genes. Notably, these bands were observed only in induced samples, whereas no dsRNA was detected in the non-induced controls, confirming IPTG-dependent expression. To purify the dsRNA, two methods were compared; selective precipitation using lithium chloride and enzymatic treatment with DNase I and RNase A. Contrary to some earlier reports, lithium chloride precipitation failed to completely remove contaminating RNAs, particularly ribosomal RNAs, whereas enzymatic digestion produced dsRNA of higher purity and reliability. The average concentrations of purified dsRNA obtained through the enzymatic method were 3.2 μg/mL for the GUS fragment and 2.8 μg/mL for the ACC fragment, consistent with those reported in previous studies for the HT115/pL4440 system. In conclusion, these findings demonstrate that the bacterial strain HT115, in combination with the pL4440 vector, provides a practical, cost-effective, and accessible platform for dsRNA production at the laboratory scale. Given the high expense and technical limitations associated with in vitro dsRNA synthesis, bacterial expression systems represent a more feasible and sustainable strategy for large-scale agricultural applications of RNAi-based pest management.