Hemipteran insekter omfatter nogle af de mest økonomisk betydningsfulde skadedyr af agriculturebecause af deres evne til nå forhøjede befolkningstilvækst og sprede sygdomme i planter. BMSB, H. halys Stål, er en invasiv skadedyr, der indførtes ved et uheld i den vestlige halvkugle i Allentown, Pennsylvania fra Asien (Kina, Taiwan, Korea og Japan) med den første observation rapporteret i 1996¹. Siden introduktionen, BMSB er blevet opdaget i 43 stater, med de højeste populationer i Midtatlanten (DE, MD, PA, NJ, VA, og WV) samt i Canada og Europa, og repræsenterer en potentiel trussel mod landbrug². Som en polyphagous pest, kan BMSB tilskynde til skader på ca. 300 identificerede plante værter herunder høj værdi afgrøder såsom æbler, druer, prydplanter, frøafgrøder, sojabønner og majs. Skader skyldes primært skyldes tilstanden af fodring, kendt som lacerate og flush, hvor dyret gennemborer vært afgrøde med sit nål-lignende stylet til at få adgang til næringsstofferne fra kardiovaskulære væv^2,3. BMSB er også en indendørs skadedyr, som de kan finde residence i levende områder såsom skoler og huse i løbet af efteråret-vinter². Kemikalier og aeroallergens udgivet af BMSB blev rapporteret til ulovlig allergisk reaktion i frugt afgrøde arbejdstagere. BMSB kan også bidrage til allergisk sygdom fører til kontakteksem, konjunktivitis og rhinitis i følsomme individer^4,5. En anden hemipteran insekt, ACP, D. citri Kuwayama (Hemiptera: Liviidae), er et alvorligt skadedyr af citrusfrugter og transmitterer phloem-limited bakterier (blev Liberibacter asiaticus) forårsager Huanglongbing (HLB), bedre kendt som citrus grønnere sygdom^6,7. HLB blev først rapporteret fra det sydlige Kina og har spredt sig til 40 forskellige asiatiske, Afrika, Oceanien, syd- og nordamerikanske lande⁷. Citrus grønnere er et verdensomspændende problem med truende økonomiske og finansielle tab som følge af citrusfrugter tab; forvaltningen af AVS-anses derfor, af allerstørste betydning for forebyggelse og bekæmpelse af HLB.

Foranstaltninger til effektiv bekæmpelse af disse skadedyr normalt kræver anvendelse af kemiske pesticider, der er relativt korte levede. Kemiske insekticid kontrolstrategier ofte mangler sikkert miljøforvaltning strategier eller faldet modtagelighed af pesticid modstand i pest populationer^8,9. Derfor, biologisk bekæmpelse af skadedyr med molekylær biopesticider er en potentiel alternativ, men dets brug forbliver globalt beskedent, og forskellige arter af parasitoider (f.eks. Trisolcus japonicus) kan også være effektive som naturlige biologiske kontrol. RNAi er en potentiel emerging teknologi til styring af invasive skadedyr med molekylær biopesticider¹⁰. RNAi er en godt beskrevet gen reguleringsmekanisme, der letter effektiv posttranskriptionelle genhæmning af endogene samt invaderer dsRNAs i en sekvens-specifikke måde, der i sidste ende fører til regulering af genekspression på mRNA niveau^11,12. Kort, når eksogene dsRNA er internaliseret i en celle, det er forarbejdet til siRNAs af et medlem af bidentate nukleasen RNase III superfamilien, kaldet Dicer, som er evolutionært bevaret i worms, fluer, planter, svampe og pattedyr^{13, 14 , 15}. disse 21-25 nukleotid siRNA dobbelthuse er derefter afvikles og integreret i RNA-induceret silencing complex (RISC) som guide RNA’er. Dette RISC-RNA kompleks tillader Watson-Crick base parring til den supplerende målrette mRNA; Dette fører i sidste ende til spaltning af Argonaute proteinet, en multi-domæne protein som indeholder et RNase H-lignende domæne, som nedbryder den tilsvarende mRNA og reducerer protein oversættelse, hvilket førte til posttranskriptionelle genhæmning^{16 , 17 , 18}.

RNAi for Plantebeskyttelse og skadedyr kræver indførelse af dsRNA i vivo til tavshed gen af interesse, hvorved aktivering siRNA pathway. Forskellige metoder, der har været brugt i dsRNA levering til insekter og insekt celler til at fremkalde systemisk RNAi omfatter fodring^10,19, iblødsætning^20,21, mikroinjektion²², luftfartsselskaber som Liposomer ²³, og andre teknikker²⁴. RNAi blev først demonstreret i Caenorhabditis elegans til tavshed unc-22 genekspression af brand og Mello²⁵, efterfulgt af knockdown i udtryk for de frizzled gener i Drosophila melanogaster²⁶. Indledende funktionelle studier udnyttet mikroinjektion for at levere dsRNA i insekter, som Apis mellifera^22,27, Acyrthosiphon pisum²⁸, Blattella germanica²⁹, H. halys³⁰, og Lepidoptera insekter (gennemgået af Terenius et al. ³¹). mikroinjektion er fordelagtigt at levere en nøjagtig og præcis dosis til webstedet af interesse i insektet. Omend sådanne septisk punkteringer kan fremkalde udtryk for immun relaterede gener på grund af traumer³², derfor udelukke dets praktiske i landbruget biopesticider udvikling.

En anden metode i levere dsRNA i vivo er ved opblødning, som indebærer indtagelse eller absorption af dsRNA ved inddragelse af dyr eller celler generelt i ekstracellulær medium indeholdende dsRNA. Iblødsætning har været anvendt til effektivt fremkalde RNAi i Drosophila S2 vævskultur celler til at hæmme Downstream-af-Raf1 (DSOR1) mitogen-aktiveret protein kinase kinase (MAPKK)²⁰samt i C. elegans til tavshed i pos-1 gen³³. Men dsRNA leveres ved hjælp af iblødsætning er mindre effektiv til at fremkalde RNAi sammenlignet med mikroinjektion²⁰. RNAi medieret tavshed i en chewing insekt blev første gang vist i vestlige majs-rodorm (VIF) (Diabrotica virgifera virgifera) ved infusion af dsRNA i en kunstig agar kost¹⁰. Tidligere rapporter har opsummeret metoder til at levere dsRNA infunderes i naturlig kost specifikke for leddyr³⁴. Disse leveringsmetoder blev yderligere fast besluttet på at være forholdsvis effektiv til kunstige midler til levering; som sagen om tsetsefluen (Glossina morsitans morsitans), hvor lig knockdown af en immun-relaterede gen blev observeret, da dsRNA blev leveret enten gennem blod måltid eller microinjected³⁵. Ligeledes levering af dsRNA gennem dråberne i lys brun æble moth (Epiphyas postvittana)³⁶, diamondback moth (Plutella xylostella) larver³⁷, såvel som honning bier^38,39 induceret effektiv RNAi. Mest effektive RNAi eksperimenter i hemipteran har udnyttet injektion af dsRNA⁴⁰ , fordi oral levering af dsRNA i hemipteran insekter er vanskelig, da det skal være leveret gennem anlægget vært kardiovaskulære væv. Effektiv RNAi blev også observeret i AVS-landene og glasagtig-vinget skarpskytte leafhopper (GWSS), Homalodisca vitripennis: dsRNA blev leveret gennem citrus og vinstokke, der havde absorberet dsRNA i kardiovaskulære væv gennem rod gennembløde, bladgødning sprøjtemidler, trunk injektioner eller absorption af stiklinger^{41,42,43,44,45,46}. Dette resulterede også i det første patent for dsRNA mod AVS-landene (2016, os 20170211082 A1). Levering af siRNA og dsRNA ved hjælp af luftfartsselskaber som nanopartikler og Liposomer bibringer stabilitet, og stigninger i leverede dsRNA effektivitet er hurtigt på vej^{23,47,48,49 ,50}. En ny klasse af nanopartikler-baserede levering køretøjer til nukleinsyrer for in vitro- og i vivo der blev opsummeret specielt til terapeutiske applikationer kan give enorme potentiale som egnet levering vektorer⁵¹. Nanopartikler som fremføringsmiddel for dsRNA kan have ulemper herunder opløselighed, hydrophobicity eller begrænset bioakkumulering⁵², men en egnet polymer medvirken levering kan opveje disse ulemper. Udvikling og anvendelse af selvstændige levere nukleotider også nye kaldet ‘antisense oligonukleotider’, som er enkelt strandede RNA/DNA dobbelthuse⁴⁶.

Vitellogenesen i leddyr er en nøglen proces kontrol reproduktion og reguleret af juvenile hormon (JH) eller ecdysone, som er de vigtigste induktorer af Vg syntese af kropsfedt; Vg tages i sidste ende op af den udvikle oocyt via Vg receptor medieret endocytose⁵³. VG er en gruppe af polypeptider syntetiseret extraovarially, som er afgørende for udviklingen af store æg æggeblomme protein, vitellin^54,55, og derfor er det vigtigt i reproduktion og aldring⁵⁶. VG har været succesfuldt tavshed i nematoder⁵⁷ samt i honningbi (Apis mellifera) hvor RNAi medieret nedbrydning af Vg blev observeret i voksne og æg²². RNAi medieret posttranskriptionelle genhæmning af Vg blev testet, fordi man troede dens udtynding ville føre til en observerbar fænotypiske effekt som nedsat fertilitet og frugtbarhed, potentielt støtte i BMSB kontrol. JHAMT genet, der koder til S-adenosyl-L-methionin (SAM)-afhængige JH syre O-methyltransferase, katalyserer det sidste trin af JH biosyntese pathway⁵⁸. I denne vej farnesyl omdannes pyrofosfat (FPP) sekventielt fra farnesol, at farnesoic syre efterfulgt af konvertering af methyl farnesoate til JH af JHAMT. Denne vej er bevaret i insekter og leddyr specielt til forvandling, en proces, der reguleres udviklingshæmmede af hormoner^59,60,61. I B. morityder JHAMT genekspression og JH biosyntetiske aktivitet i Corpora allata på, at det transkriptionel undertrykkelse af JHAMT -genet er afgørende for opsigelse af JH biosyntesen⁵⁸. Derfor, JHAMT og Vg generne blev udvalgt til målrettede nedbrydningen ved hjælp af RNAi. RNAi blev også testet i citrus træer for kontrol af AVS- og GWSS. Citrus træer blev behandlet med dsRNA gennem rod gennembløde, dæmme op for hanen (trunk injektioner), samt blade spray med dsRNAs mod insekt specifikke arginin kinase (AK) udskrifter^42,44. Den topikal applikation af dsRNA blev registreret over baldakinen af citrus træer, der angiver effektiv levering gennem planter kardiovaskulære væv, og resulterede i øget dødelighed i AVS-landene og GWSS^{41,42, 45}.

I den aktuelle undersøgelse, har vi identificeret en naturlig kost leveringsmetode for behandlinger som dsRNA. Dette nyudviklede teknik blev senere brugt til silencing JHAMT og Vg mRNA ved hjælp af genet specifikke dsRNAs i BMSB nymfer som vist tidligere⁶². Disse nye levering protokoller demonstreret her erstatter konventionelle RNA leveringssystemer, der bruger aktuelt sprays eller microinjections. Grøntsager og frugter, stilken tap, jord drenching og ler absorptionsmidler i kan bruges til levering af dsRNA, som er afgørende for den fortsatte udvikling af biopesticide pest og patogen ledelse.