農為國之本,這是中華民族五千年歷史告訴世人的真知灼見。古代是看天吃飯的小農經濟,收獲的多寡主要看“天命”。隨著科學技術的進步,傳統農業逐漸向現代化農業轉型,收獲的多寡越來越看“人為”。而在這些“人為”中,農藥的發明與發展是非常重要的里程碑。
科學的進步是永無止境的,農業、農藥也在不斷前行,就在近些年,基于RNAi技術開發的RNA生物農藥因其在農業病蟲害治理、農業可持續發展及食品安全戰略上的極大潛力而被認為是最具應用前景,且在未來10年間可能取得爆發式發展的生物技術之一,因此被稱為農藥史上的第三次革命。
RNA生物農藥究竟是什么?
RNA 干擾(RNA interference,簡稱“RNAi”)是指由內源或外源的dsRNA引發的,阻礙特異性靶標基因的mRNA表達的現象(圖 1)。RNA生物農藥就是通過干擾與害蟲生長發育相關基因的轉錄過程,影響蛋白質的正常合成,導致害蟲的環境適應能力降低或死亡的農藥。RNA生物農藥將化學農藥的噴灑方式與轉基因技術原理相結合,僅針對害蟲而不影響農作物的遺傳表達,為人類農業的可持續發展開辟了一條新賽道。
圖 1. RNAi機理示意圖
運用RNAi 技術進行害蟲防治所選擇的靶基因大致分為5種:害蟲致死基因,與害蟲抗性和免疫相關的基因(降低害蟲對化學農藥的抗性),與害蟲生長發育有關的基因,與害蟲產卵有關的基因,以及與嗅覺相關的基因(干擾害蟲對作物的識別)。由于RNA生物農藥具有危害低、可天然降解、普適性強等優點,也被稱作綠色農藥、環保農藥等。
為何RNAi生物農藥被稱作農藥史上第三次革命?
從20世紀到RNAi生物農藥發明之前,在農業病蟲害防治方面已經歷了兩次技術革命,分別是化學農藥和轉基因農作物的發明。這兩次技術革命極大地控制了病蟲害的大規模爆發,保障了農作物的安全生產。而RNA生物農藥之所以被稱作第三次變革是因為RNA生物農藥與傳統化學農藥相比,具有以下幾種優勢(圖 2):
圖 2. RNA生物農藥的優勢
(1)物種專一性:利用RNAi技術可以針對某種病害或蟲害設計物種專一性的RNA生物農藥,不影響非靶標生物;也可以利用物種間的共有靶標設計出針對多個物種的種間廣譜性RNA生物農藥;
(2)無污染,無殘留:以dsRNA為主體形式的制劑在環境中能夠快速降解,在保證防治效率的前提下,殘留和環境污染問題幾乎可以忽略;
(3)不改變物種自身的遺傳特性:該技術只是暫時關閉病蟲某個基因的表達,沒有改變生物體自身的基因組,不會產生可遺傳的變異;
(4)抗性問題較易解決:靶標基因的可替代性高,有助于解決病蟲害抗性問題;
(5)綠色安全:RNA生物農藥產品具有純度高、無毒無污染、防控范圍廣、價格低廉等化學農藥和常規微生物農藥所無法比擬的優點,在市場競爭上擁有比較明顯的優勢。
植生優谷憑何能夠在RNA農藥公司中完成突圍?
植生優谷誕生于2020年,植生優谷董事長兼首席科學家苗雪霞(博士生導師,中國科學院大學博士,法國巴黎南大學博士后,中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員)所帶領的團隊在昆蟲RNAi機理及RNAi病蟲害防控應用方向已潛心研究十幾年。圍繞該領域,獲得了國家自然科學基金、科技部重點基礎研究(973)計劃、國家重點研發計劃、中科院重點部署計劃、中科院科技服務網絡計劃(STS)等20余項資助;申請國家發明專利30余項,國際專利5項,僅2021年就申請發明專利8項。在PNAS,MP,PBJ,PCE,JBC等國際著名雜志發表論文40余篇。
相較于其他公司,植生優谷的核心優勢在于:
(1)建立了農業重要病蟲害RNAi靶標基因的智能化篩選系統;
(2)建立了小核酸低成本規模化生產和純化工藝;
(3)研制出了新型環保且穩定高效的dsRNA遞送系統;
(4)圍繞RNA殺蟲劑新產品申請了一系列具有自主知識產權的專利。
圖 3. RNA生物農藥生產及施用示意圖(Guan et al., 2021)
目前,本公司已經建立了從靶標篩選、成本控制到新產品生產的RNA生物農藥全鏈條研發及生產體系。同時,基于現有技術研發及生產平臺的優勢,公司還具有生產各類小核酸及mRNA疫苗相關上游原材料的能力。
RNAi生物農藥必將大放異彩
隨著“避免生物污染”、“可持續發展”、“綠水青山就是金山銀山”等概念越來越深入人心,與傳統農藥相比有諸多優勢的RNA生物農藥必將越來越受重視。而隨著相關技術的不斷發展,相信RNA生物農藥必將大放異彩。
