农为国之本,这是中华民族五千年历史告诉世人的真知灼见。古代是看天吃饭的小农经济,收获的多寡主要看“天命”。随着科学技术的进步,传统农业逐渐向现代化农业转型,收获的多寡越来越看“人为”。而在这些“人为”中,农药的发明与发展是非常重要的里程碑。
科学的进步是永无止境的,农业、农药也在不断前行,就在近些年,基于RNAi技术开发的RNA生物农药因其在农业病虫害治理、农业可持续发展及食品安全战略上的极大潜力而被认为是最具应用前景,且在未来10年间可能取得爆发式发展的生物技术之一,因此被称为农药史上的第三次革命。
RNA生物农药究竟是什么?
RNA 干扰(RNA interference,简称“RNAi”)是指由内源或外源的dsRNA引发的,阻碍特异性靶标基因的mRNA表达的现象(图 1)。RNA生物农药就是通过干扰与害虫生长发育相关基因的转录过程,影响蛋白质的正常合成,导致害虫的环境适应能力降低或死亡的农药。RNA生物农药将化学农药的喷洒方式与转基因技术原理相结合,仅针对害虫而不影响农作物的遗传表达,为人类农业的可持续发展开辟了一条新赛道。
图 1. RNAi机理示意图
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)。由于RNA生物农药具有危害低、可天然降解、普适性强等优点,也被称作绿色农药、环保农药等。
为何RNAi生物农药被称作农药史上第三次革命?
从20世纪到RNAi生物农药发明之前,在农业病虫害防治方面已经历了两次技术革命,分别是化学农药和转基因农作物的发明。这两次技术革命极大地控制了病虫害的大规模爆发,保障了农作物的安全生产。而RNA生物农药之所以被称作第三次变革是因为RNA生物农药与传统化学农药相比,具有以下几种优势(图 2):
图 2. RNA生物农药的优势
(1)物种专一性:利用RNAi技术可以针对某种病害或虫害设计物种专一性的RNA生物农药,不影响非靶标生物;也可以利用物种间的共有靶标设计出针对多个物种的种间广谱性RNA生物农药;
(2)无污染,无残留:以dsRNA为主体形式的制剂在环境中能够快速降解,在保证防治效率的前提下,残留和环境污染问题几乎可以忽略;
(3)不改变物种自身的遗传特性:该技术只是暂时关闭病虫某个基因的表达,没有改变生物体自身的基因组,不会产生可遗传的变异;
(4)抗性问题较易解决:靶标基因的可替代性高,有助于解决病虫害抗性问题;
(5)绿色安全:RNA生物农药产品具有纯度高、无毒无污染、防控范围广、价格低廉等化学农药和常规微生物农药所无法比拟的优点,在市场竞争上拥有比较明显的优势。
植生优谷凭何能够在RNA农药公司中完成突围?
植生优谷诞生于2020年,植生优谷董事长兼首席科学家苗雪霞(博士生导师,中国科学院大学博士,法国巴黎南大学博士后,中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员)所带领的团队在昆虫RNAi机理及RNAi病虫害防控应用方向已潜心研究十几年。围绕该领域,获得了国家自然科学基金、科技部重点基础研究(973)计划、国家重点研发计划、中科院重点部署计划、中科院科技服务网络计划(STS)等20余项资助;申请国家发明专利30余项,国际专利5项,仅2021年就申请发明专利8项。在PNAS,MP,PBJ,PCE,JBC等国际著名杂志发表论文40余篇。
相较于其他公司,植生优谷的核心优势在于:
(1)建立了农业重要病虫害RNAi靶标基因的智能化筛选系统;
(2)建立了小核酸低成本规模化生产和纯化工艺;
(3)研制出了新型环保且稳定高效的dsRNA递送系统;
(4)围绕RNA杀虫剂新产品申请了一系列具有自主知识产权的专利。
图 3. RNA生物农药生产及施用示意图(Guan et al., 2021)
目前,本公司已经建立了从靶标筛选、成本控制到新产品生产的RNA生物农药全链条研发及生产体系。同时,基于现有技术研发及生产平台的优势,公司还具有生产各类小核酸及mRNA疫苗相关上游原材料的能力。
RNAi生物农药必将大放异彩
随着“避免生物污染”、“可持续发展”、“绿水青山就是金山银山”等概念越来越深入人心,与传统农药相比有诸多优势的RNA生物农药必将越来越受重视。而随着相关技术的不断发展,相信RNA生物农药必将大放异彩。
