Cotton plants expressing CYP6AE14 double-stranded RNA show enhanced resistance to bollworms

Abstract

RNA interference (RNAi) plays an important role in regulating gene expression in eukaryotes. Previously, we generated Arabidopsis and tobacco plants expressing double-stranded RNA (dsRNA) targeting a cotton bollworm (Helicoverpa armigera) P450 gene, CYP6AE14. Bollworms fed on transgenic dsCYP6AE14 plants showed suppressed CYP6AE14 expression and reduced growth on gossypol-containing diet (Mao et al., in Nat Biotechnol 25: 1307–1313, 2007). Here we report generation and analysis of dsRNA-expressing cotton (Gossypium hirsutum) plants. Bollworm larvae reared on T2 plants of the ds6-3 line exhibited drastically retarded growth, and the transgenic plants were less damaged by bollworms than the control. Quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) showed that the CYP6AE14 expression level was reduced in the larvae as early as 4 h after feeding on the transgenic plants; accordingly, the CYP6AE14 protein level dropped. These results demonstrated that transgenic cotton plants expressing dsCYP6AE14 acquired enhanced resistance to cotton bollworms, and that RNAi technology can be used for engineering insect-proof cotton cultivar.Electronic supplementary materialThe online version of this article (doi:10.1007/s11248-010-9450-1) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Gossypol: phytoalexin of cotton

“…To deal with gossypol, it has developed strong detoxification system that involves the P450 monooxygenase CYP6AE14 (or GIP for gossypol induced P450). When suppressed by plant mediated insect RNA interference (RNAi) approach, decreased gossypol tolerance of bollworm was observed (Mao et al, 2007), and transgenic cotton plants expressing the double stranded RNA against GIP (dsGIP) acquired enhanced resistance to cotton bollworms (Mao et al, 2011).…”

Small RNA biology: From fundamental studies to applications

“…Since then, this approach has been well adopted for genetic engineering for crop resistance to infections of all major classes of plant viruses [31,32]. In an analogous process termed host-induced gene silencing (HIGS), transgenic expression of dsRNAs in plant triggers robust silencing of cognate mRNAs expressed by invading fungi [33,34], nematode [35,36], parasitic plant [36,37] and even chewing insects [38,39]. HIGS has emerged as a promising strategy to create transgenic germplasm for pest control [40].…”

Silenciamento gênico via RNAi visando o controle da broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis)

“…Sid-1 ou outro homólogo não foi identificado em Drosophila melanogaster, que até então não foram apresentados efeitos de RNAi sistêmico (KOLA et al, 2015). A sinalização do RNAi em insetos foi demonstrada em algumas espécies, como em Hyalophora cecropia e Bombyx mori, onde a injeção de dsRNA em pupas resultaram em efeitos fenotípicos no desenvolvimento embrionário da geração seguinte, indicando a captação do dsRNA no desenvolvimento dos órgãos germinativos da pupa (WANG et al, 2011).…”

“…Sid-1 ou outro homólogo não foi identificado em Drosophila melanogaster, que até então não foram apresentados efeitos de RNAi sistêmico (KOLA et al, 2015). A sinalização do RNAi em insetos foi demonstrada em algumas espécies, como em Hyalophora cecropia e Bombyx mori, onde a injeção de dsRNA em pupas resultaram em efeitos fenotípicos no desenvolvimento embrionário da geração seguinte, indicando a captação do dsRNA no desenvolvimento dos órgãos germinativos da pupa (WANG et al, 2011).Além disso, a natureza sistêmica de RNAi também é determinada pela presença ou ausência de uma agente amplificador de siRNA, a enzima RNA polimerase dependente de RNA (RdRP, do inglês RNA dependent RNA polymerase), que auxilia na amplificação do sinal de silenciamento (KOLA et al, 2015 …”