12月13日,美国《科学》杂志公布了2024年度十大科学突破评选结果,“RNA杀虫剂应用于田间”成功入选。该项工作入选的背景是美国Greenlight Biosciences公司开发的全球首款喷洒型RNA农药(Calantha)于2023年12月22日获得EPA的上市许可。该生物制剂可通过干扰科罗拉多马铃薯甲虫一种特有基因,阻止一种关键蛋白质的表达,导致幼虫几天内死亡。Calantha的上市获批标志着RNAi技术从实验室成功走向了农业生产实践。
《科学》杂志明确指出,核酸农药技术源于2007年的科学发现。中国科学院分子植物科学卓越创新中心是RNA农药的首创者之一,经过持续探索,取得了系列成果。2007年,陈晓亚院士团队在多年潜心研究的基础上取得突破性进展,发现植物介导的RNA干扰技术可有效、特异地抑制昆虫基因的表达,从而抑制害虫的生长。这一研究成果以封面文章发表在国际著名学术期刊《自然·生物技术》,并被杂志列为突出亮点论文之一。《自然》杂志评价该论文是“第一次成功报道利用植物表达昆虫基因的双链RNA来抑制植食性昆虫防御基因的论文”,认为“通过该技术改良的植物比利用杀虫剂不分青红皂白地将所有昆虫杀死更符合社会发展的需要”。这一发现成为RNA干扰技术应用于RNA杀虫剂研发的首座里程碑”。2011年,苗雪霞团队发现dsRNA可直接以渗透体壁方式进入昆虫体内成功抑制靶标基因表达,提出了可直接喷施dsRNA制剂防治植物害虫的新思路。该团队2015年进一步证实了dsRNA可通过根系进入植株,并在刺吸式口器害虫体内成功诱导了RNAi效应,为RNA生物农药土壤制剂研发提供了依据。近年来,苗雪霞团队的相关RNA技术已在孵化公司成功建立了RNA原药规模化生产工艺、高通量智能化靶标基因筛选体系、核酸稳定增效体系等,初步完成了核酸农药工业生产全链条的研发创制工艺,研发了防治棉蚜、桃蚜、黄曲条跳甲等害虫的RNA制剂,田间测试效果良好。
RNA杀虫剂是基于RNA干扰技术原理开发的全新机制的新型农药,具有靶标专一性强、开发周期短、绿色无污染、无残留等诸多优点,具有巨大的市场潜力,被誉为“农药发展史上的第三次革命”,被列入《“十四五”全国农药产业发展规划》优先发展领域,是国际上该领域科技和产业制高点。该领域的突破必将进一步提升我国农药产业的国际竞争力,为农业领域新质生产力的发展提供科技驱动。
陈晓亚院士团队于2007年在《自然·生物技术》发表封面文章