據(jù)有關部門統(tǒng)計顯示,我國2021年的糧食種植面積糧食播種面積17.64億畝、比上年增加1295萬畝,產(chǎn)量13657億斤、在高基數(shù)上增加了267億斤,農(nóng)民約為5.56億人,在全民抗疫的大環(huán)境下圓滿完成了糧食種植任務,保障國家糧食安全的基礎鞏固向好。不過在中國過去幾千年的農(nóng)業(yè)史中,防治害蟲一直是一個重點問題。隨著科學技術的發(fā)展,中國的防治害蟲技術一直在穩(wěn)定進步。而近些年,防治害蟲技術迎來了一位重磅選手,那就是RNAi技術。

RNA干擾(RNAinterference,RNAi)是指由內(nèi)源或外源的雙鏈RNA(DoublestrRNA,dsRNA)引發(fā)的mRNA降解,導致特異性阻礙靶標基因表達的現(xiàn)象,該現(xiàn)象普遍存在于生物體中。隨著科研RNAi基因沉默現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),其在昆蟲學研究領域中得到了廣泛的應用。由于RNAi誘導基因沉默具有高效性、特異性以及簡便性這些優(yōu)點,近些年該技術也用在了害蟲防治、新型農(nóng)藥開發(fā)中。

RNAi防治害蟲的原理

RNAi通過干擾與害蟲生長發(fā)育相關基因的轉錄過程,阻止蛋白質(zhì)的正常合成,導致害蟲的環(huán)境適應能力降低或死亡。此類防治方法主要通過害蟲取食來內(nèi)化靶標基因的dsRNA。昆蟲攝入與靶標基因具有高度特異性的dsRNA后,沉默信號能通過細胞或組織間傳導,到達被干擾的靶基因部位進行RNAi。

自發(fā)現(xiàn)RNAi現(xiàn)象以來,科研人員為推動該技術的應用已實現(xiàn)了巨大進展。

這一新興行業(yè)出現(xiàn)了擁有前沿技術的企業(yè),通過融資與合作不斷深化研發(fā),新技術正不斷克服應用RNAi面臨的挑戰(zhàn),包括開發(fā)出降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的技術等,這些都有利于此類產(chǎn)品應用于生物防治體系中。上海植生優(yōu)谷生物技術有限公司便是基于中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心前沿科技成果而成立的,該公司是利用RNAi技術進行農(nóng)業(yè)病蟲害防控開發(fā)及應用的高科技公司。公司擁有十多年專業(yè)研發(fā)背景,專注于建立1.RNAi靶標基因篩選系統(tǒng),2.dsRNA工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)以及3.dsRNA穩(wěn)定遞送系統(tǒng)的全鏈條RNA生物農(nóng)藥研發(fā)生產(chǎn)體系。據(jù)悉,目前該公司中試生產(chǎn)基地正在建設中,以其進一步加快RNA生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化。

RNAi應用于害蟲防治中的優(yōu)勢

(1)由于dsRNA具有高度特異性,此類產(chǎn)品不會影響非靶標生物。

(2)RNA生物農(nóng)藥屬于天然存在于環(huán)境或生物體內(nèi)的物質(zhì),因此對非靶標生物的潛在危害比化學農(nóng)藥低,此類物質(zhì)也能通過天然途徑降解。

(3)可以針對所有種類的有害生物開發(fā)此類產(chǎn)品。與Bt技術做對比為例,研究人員發(fā)現(xiàn)Bt抗蟲轉基因作物控制刺吸式昆蟲的作用非常有限,因為Bt毒素尚未對此類害蟲產(chǎn)生作用。而利用植物介導的RNAi解決了這一問題。

RNAi技術的前景

未來RNAi制劑技術不斷改進也將會提高RNAi的功效和田間穩(wěn)定性,可借此替代化學農(nóng)藥,或與化學農(nóng)藥聯(lián)合使用,以減少農(nóng)業(yè)對有害合成農(nóng)藥的依賴。通過RNAi靶標特異性的害蟲防治原理,進行針對性的害蟲防控,減少對于非靶標生物的影響,同時能夠減少污染,緩解生態(tài)壓力。

伴隨科研進展,有害生物的基因序列不斷被發(fā)現(xiàn),人們對RNAi的作用機理有越來越多的認識,以及RNAi生產(chǎn)成本及功效進一步改善,此類特異性高,環(huán)境友好的新型生物農(nóng)藥,將在害蟲防治領域發(fā)揮越來越重要的作用。