RNAi技术在害虫控制中具有广阔的应用前景。该技术是通过利用RNAi效应来抑制昆虫中必需基因的功能进而导致其死亡,从而达到保护植物免受害虫为害的目的。而在利用RNAi控制害虫中一个关键因素是RNAi靶标基因序列的选择,靶标基因必须是昆虫的关键基因,同时在昆虫的整个生活史中要持续表达。钙调素是一种能与钙离子结合的蛋白质。钙离子被称为细胞内的第二信使,其浓度变化可调节细胞的多种功能,这种调节作用主要是通过钙调素而实现的。钙调素基因无疑是真核生物的关键基因。本研究从水稻害虫褐飞虱中克隆得到两个钙调素基因cDNA(NlCaM1和NlCaM2),两个基因在ORF区和5′UTR区完全一致,仅在3′UTR区NlCaM1比NlCaM2多出256bp。通过组织表达特异性和RNAi研究了该基因在褐飞虱生长发育中的可能功能。结果发现:(1)NlCaM和NlCaM1在褐飞虱整个生活史中持续表达且在唾液腺中的表达量显著高于其他组织。(2)定量PCR分析结果表明ORF区(dsCaM-671)和3′UTR区(dsCaM-643)的dsRNA对目标基因NlCaM(包括NlCaM1和NlCaM2)具有显著的抑制效果。长片段的dsCaM-643(643bp)抑制效果要显著高于短片段的dsCaM-265(265bp)。3′UTR区(dsCaM-265)和5′UTR区(dsCaM-200)对目的基因的抑制效果相近(图1 C)。(3)NlCaM基因的沉默会导致褐飞虱若虫在发育过程中不能完成正常的蜕皮而导致死亡,第六天时死亡率高达70%;N1CaM1基因的沉默同样引起褐飞虱死亡率上升,8天时达到50%以上(图1 A)。而5′UTR区的dsCaM-200基因沉默效应滞后,直到第9天时死亡率与对照相比达到显著差异,死亡率约为45%;基因的沉默效率与褐飞虱的死亡率之间成正相关。(4)用同样剂量的dsCaM-671和dsCaM-643分别注射5龄褐飞虱后,雌虫卵巢发育畸形、停止发育,不产卵,雌虫表现为不育(图2)。而NlCaM1基因的沉默对褐飞虱的繁殖力没有显著影响。dsCa,M-200对5龄虫NlCaM基因无显著抑制作用,表现为不同龄期对沉默目标基因需要的最低dsRNA浓度不同。(5)由于不同生物来源的钙调素,其氨基酸组成和顺序或完全一样,或仅有少许差异。依赖于ORF区的dsRNA显然不利于作为害虫防治的靶标序列。研究通过比较褐飞虱钙调素基因的3′UTR区发现该区域在不同生物间保守性很低。依赖于3′UTR区合成的dsRNA同样具有显著的抑制基因功能的作用。特异性研究发现给同是同翅目的水稻害虫白背飞虱注射3′UTR区的dsRNA(dsCaM-643)对白背飞虱的生长发育无影响,而依据ORF保守区合成的dsRNA-671对白背飞虱同样具有显著的抑制作用(图1B,D),证明dsCaM-643对褐飞虱NlCaM基因的抑制具有特异性。