RNA生物农药的商业化现状及存在问题

RNA生物农药是利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)原理,通过抑制生物体重要功能基因的表达,造成有害生物发育停滞或死亡,进而达到病虫害防控的目的。该技术不会改变有害生物的基因组,也不会对生态系统造成不良影响。由于RNA生物农药具有精准、高效、绿色无污染等优势,受到了植物保护专家的重视,将其称为“农药史上的第三次革命”。近年来,随着拜耳公司表达昆虫dsRNA的抗虫玉米MON87411获得多个国家的安全证书,引起各大传统农化公司投入大量人力物力进行布局和产品开发。此外,还吸引了资本市场的关注,涌现了一大批基于RNAi技术进行病虫害防控的新兴公司,极大地加速了RNA生物农药的产业化步伐。随着RNA生物农药的快速发展,必将改变全球农药市场格局,这无疑是一种新的挑战。尽管我国在该领域的研发起步较早,起点也很高,但是,大多数研究主要集中在基础理论,而应用开发相对薄弱,已经远远落后于国际同行。与传统农药相比,RNA生物农药无论是作用机理还是应用开发,均有其独特之处,亟需监管部门建立匹配的研发、应用、生产等技术标准。完善相应的法律法规,对生产进行监督指导,促进我国RNA生物农药的快速发展,降低国际农药巨头在该领域形成技术垄断的风险。基于此,本文系统总结了目前RNA生物农药的国内外研发现状、商业化概况、未来发展趋势及欧美国家针对RNA生物农药相关的法规政策。此外,本文也指出了RNA生物农药在研发以及产业化过程中一些亟需解决的问题,期望为国内RNA生物农药开发与监管提供有益的参考。

RNA生物农药的商业化现状及存在问题

1 RNA干扰技术应用研究进展RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制自1998年发现以来,已经被广泛应用于基因功能、生物医药以及农作物病虫害防控等领域。RNAi技术通过特异性抑制靶标基因的表达,导致与目标基因相关的生理功能缺失,或形成功能缺陷,从而对靶标基因功能进行分析研究,尤其是在基因敲除、基因编辑平台不太成熟的非模式物种中,该技术极具优势。

棉铃虫羧酸酯酶基因HaCarE序列分析及其RNAi效应

为明确棉铃虫Helicoverpa armigera羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)编码基因的功能及其RNA干扰(RNA interfering,RNAi)效应,通过棉铃虫转录组数据筛选获得CarE基因,并克隆得到其全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术检测该基因在棉铃虫不同发育时期和不同组织中的表达水平,同时通过RNAi技术检测其对棉铃虫的致死效果。结果表明,从棉铃虫中克隆获得的HaCarE基因全长cDNA序列为1677 bp,编码558个氨基酸,编码蛋白质由15个α螺旋和14个β折叠结构组成。qPCR检测结果显示该基因在棉铃虫不同发育时期均有表达,其中在1龄幼虫期的相对表达量最高,随着龄期的增长,相对表达量逐渐降低,在6龄幼虫期和蛹期的相对表达量最低;在5龄幼虫不同组织中,该基因在中肠中的相对表达量最高。注射dsHaCarE能够明显抑制靶标基因的表达,24 h抑制率为75.41%;饲喂dsHaCarE对棉铃虫2龄幼虫有显著致死作用,5 d时死亡率为64.57%,体长与对照组相比减少了23.29%。表明获得的HaCarE基因对棉铃虫生长发育有显著抑制作用,并有较好的致死效果。