RNAi：新一代生物农药渗透植保界，农业变革已悄

作者：张馨予

RNA干扰（RNA interference，简称“RNAi”）是指由内源或外源的双链RNA引发的mRNA 降解，导致特异性阻碍靶标基因表达的现象，普遍存在于生物体中。据悉在上世纪90年代，科研人员陆续发现RNAi基因沉默现象，目前已在昆虫学研究领域中得到了广泛的应用。由于RNAi诱导基因沉默具有高效性、特异性以及简便性这些优点，近些年该技术也用在了新型农药开发中。

RNAi防治害虫的原理

RNAi通过干扰与害虫生长发育相关基因的转录和翻译过程，阻止蛋白质的合成，导致害虫的环境适应能力降低或死亡。此类防治方法主要通过害虫取食来内化靶标基因的双链RNA。昆虫摄入与靶标基因具有高度特异性的双链RNA后，该双链RNA在中肠位置被吸收，若沉默的目标基因并非位于中肠，则沉默信号能通过细胞或组织间传导，到达被干扰的靶基因部位进行RNAi。

运用RNAi技术进行害虫防治所选择的靶基因大致分为5种：害虫致死基因，与害虫抗性和免疫相关的基因（降低害虫对化学农药的抗性），与害虫生长发育有关的基因，与害虫产卵有关的基因，以及与嗅觉相关的基因（干扰害虫对作物的识别）。

目前将双链RNA导入昆虫体内最受欢迎的方式是饲喂法，这种方式操作简单，易于实现，目前该方法已成功应用于褐飞虱（Nilaparvata lugens）、白蚁（Reticulitermes flavipes）、长红锥蝽（Rhodnius prolixus）和玉米根萤叶甲（Diabrotica virgifera）等多种害虫的防治中。饲喂法不需要专门的设备，同时运用该方法对RNAi开展研究也较为便捷。但也有缺点：该方法作用效果慢，并且处在卵和蛹阶段的昆虫因无法取食而不能受用。

RNAi应用于害虫防治中的优势

（1）由于双链RNA具有高度特异性，此类产品不会影响非靶标生物。

（2）RNA生物农药属于天然存在于环境或生物体内的物质，因此对非靶标生物的潜在危害比化学农药低，此类物质也能通过天然途径降解。

（3）可以针对所有种类的有害生物开发此类产品。与Bt技术做对比为例，研究人员发现Bt抗虫转基因作物控制刺吸式昆虫的作用非常有限，因为Bt毒素尚未对此类害虫产生作用。而利用植物介导的RNAi解决了这一问题。

应用RNAi存在的挑战和技术突破

利用RNAi技术防治害虫的商业潜力主要取决于双链RNA传递给靶标害虫的效率，双链RNA是否能稳定存在于昆虫体内，以及作为杀虫饵剂的浓度。这些因素均影响双链RNA产品的使用成本。

对许多企业来说，解决RNA易分解的问题是一大难关。喷洒含有与特定基因序列匹配的双链RNA虽然可以使一些害虫的特定基因关闭，起到治虫效果，但喷剂中的RNA容易降解，功效不够持久，需要频繁使用，因此农民花销大。

自发现RNAi现象以来，科研人员为推动该技术的应用已实现了巨大进展。据《自然 • 植物》报道，澳大利亚昆士兰大学的研究团队研制出可以延长喷剂保护期的技术。该团队将RNA与生产成本低廉的黏土纳米粒子相结合，潮湿的黏土纳米粒子会与空气中的二氧化碳发生反应并逐渐分解，从而缓慢释放 RNA以延长其功效，该技术使得烟草植物对辣椒轻微斑驳病毒具有抗病毒能力长达20天之久，创造了前所未有的纪录。同时，英国剑桥大学长期从事基因沉默技术研究的David Baulcombe也表示，RNA与黏土纳米粒子的结合并不会带来任何安全隐患。