据有关部门统计显示,我国2021年的粮食种植面积粮食播种面积17.64亿亩、比上年增加1295万亩,产量13657亿斤、在高基数上增加了267亿斤,农民约为5.56亿人,在全民抗疫的大环境下圆满完成了粮食种植任务,保障国家粮食安全的基础巩固向好。不过在中国过去几千年的农业史中,防治害虫一直是一个重点问题。随着科学技术的发展,中国的防治害虫技术一直在稳定进步。而近些年,防治害虫技术迎来了一位重磅选手,那就是RNAi技术。
RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是指由内源或外源的双链RNA(DoublestrRNA,dsRNA)引发的mRNA降解,导致特异性阻碍靶标基因表达的现象,该现象普遍存在于生物体中。随着科研RNAi基因沉默现象的发现,其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害虫防治、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过程,阻止蛋白质的正常合成,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dsRNA。昆虫摄入与靶标基因具有高度特异性的dsRNA后,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。
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。
这一新兴行业出现了拥有前沿技术的企业,通过融资与合作不断深化研发,新技术正不断克服应用RNAi面临的挑战,包括开发出降低产品生产成本的技术等,这些都有利于此类产品应用于生物防治体系中。上海植生优谷生物技术有限公司便是基于中科院分子植物科学卓越创新中心前沿科技成果而成立的,该公司是利用RNAi技术进行农业病虫害防控开发及应用的高科技公司。公司拥有十多年专业研发背景,专注于建立1.RNAi靶标基因筛选系统,2.dsRNA工业化生产系统以及3.dsRNA稳定递送系统的全链条RNA生物农药研发生产体系。据悉,目前该公司中试生产基地正在建设中,以其进一步加快RNA生物农药产业化。
RNAi应用于害虫防治中的优势
(1)由于dsRNA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。
RNAi技术的前景
未来RNAi制剂技术不断改进也将会提高RNAi的功效和田间稳定性,可借此替代化学农药,或与化学农药联合使用,以减少农业对有害合成农药的依赖。通过RNAi靶标特异性的害虫防治原理,进行针对性的害虫防控,减少对于非靶标生物的影响,同时能够减少污染,缓解生态压力。
伴随科研进展,有害生物的基因序列不断被发现,人们对RNAi的作用机理有越来越多的认识,以及RNAi生产成本及功效进一步改善,此类特异性高,环境友好的新型生物农药,将在害虫防治领域发挥越来越重要的作用。
