编者按

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传统农药造成的困境

家里长辈常说：“不打农药的蔬菜才健康。”菜市场的大叔大妈也常吆喝“我们家的菜不打药”。这些话可折射出农业生产中一个矛盾：人们对农药的依赖和警惕。

传统农药的问题，不仅仅是“残留超标”那么简单。它们常常是广谱性的“化学炸弹”，就像无差别攻击的武器一样，在杀灭害虫的同时，也消灭了田间许多益虫，破坏了生态平衡。

为了农药的药效持久性，这些传统农药结构往往都比较稳定，不易降解，长久施用会在土壤和水体中富集。同时，由于传统农药作用于害虫体内的靶点单一，害虫的一个小突变就能使害虫产生抗性，迫使农民不断加大农药剂量，最终陷入“用药—抗药—加大用药”的恶性循环，生态系统的自我调节能力被严重削弱。

RNA：新一代农药的革命性靶标

因此，科学家们希望开发新一代农药，它们只针对特定害虫，对益虫安全，同时源于天然物质，并且易于降解，实现“低毒、高效、可降解”的绿色农药。

为了实现这一愿景，既天然又易于降解的核糖核酸（RNA）成为了革命性的新靶标。生物的遗传信息是储存在DNA序列中的。在中心法则里，DNA被转录成RNA，RNA携带密码子，被核糖体解读并翻译成蛋白质。

近年来的研究发现，RNA除了携带密码子的序列信息之外，它通过碱基互补配对形成的RNA折叠——即RNA结构，也隐藏了另一层遗传密码，调控了多种多样的生物过程，如RNA的剪接、翻译、降解等。而RNA序列和RNA结构对于植物病毒也是非常重要的。并且由于RNA序列和RNA结构对于每种生物都具有独特性，研究人员能够设计特异的农药，使其能够实现对害虫的精准打击。

(左图：喷洒传统农药无差别攻击害虫和益虫，破坏生态平衡，并且造成化学残留。右图：喷洒新型RNA农药会特异性攻击目标害虫，不伤害益虫，且容易降解。配图由AI生成）

瞄准RNA序列和结构两个层面，研究人员主要开发了两种策略：

第一种策略：序列互补，实施“基因沉默”

这种策略的核心，是利用自然界中普遍存在的一种名为“RNA干扰（即RNAi）”的自卫机制。RNAi通过小RNA片段与病毒或害虫体内的RNA序列互补配对，触发RNA的翻译抑制或RNA降解，从而“沉默”病毒或害虫重要的基因，使其无法再危害植物。比如，硅翌科技研发的产品Tomovircona，正是利用了RNAi原理。通过叶面喷洒，可有效防治烟草花叶病毒，同时对益虫高度安全，并且环境友好。

第二种策略：结构干扰，进行“功能锁死”

虽然基于“RNAi”的RNA农药已在迅速发展中，但近年来广受关注并具有重要功能的RNA结构也为RNA农药的设计提供了新的思路。其核心原理在于，植物病毒或害虫的RNA需折叠成特定的结构，才能发挥其复制、翻译等重要功能。如果利用小分子化合物或互补RNA片段对RNA的折叠进行破坏，或设计合成RNA折叠模拟结构，干扰其正常功能，就能降低病毒或害虫的致病性。在人类病毒研究领域，针对新冠病毒和流感病毒的RNA二级结构，研究人员已运用类似的“靶向折叠破坏”策略——通过设计互补RNA片段，精准结合病毒RNA的关键折叠区，成功阻断其功能构象的形成，显著降低了病毒在宿主细胞内的繁殖速率。而这一被验证的科学思路，如今正被应用到农业领域的RNA农药研发中。

深圳理工大学合成生物学院杰出教授张秀任团队和未来农业研究院特聘副教授朱佳莹团队正在进行的“针对RNA二级结构的新型RNA农药”项目，已对芜菁黄花花叶病毒的RNA二级结构进行全面测序鉴定，并解析了其中保守结构对于病毒复制和翻译的重要功能。未来将合作设计出高效的RNA农药，用于病毒的精准打击。

从实验室到农田的挑战与突破

与传统农药相比，RNA农药展现出独特优势：

1

高精准度：只攻击目标物种，不伤害蜜蜂等有益昆虫；

2

环境残留风险低：RNA在环境中快速降解，不留化学残留；

3

抗性发展慢：针对保守的RNA结构，病毒或害虫难以通过单一突变逃避。

然而RNA农药从实验室大规模走向农田，还需要一段精打细磨的过程：

1

RNA分子本身太脆弱——在田间的紫外线、雨水等环境下很容易降解；

2

“送药上门”的难度比较大——要让RNA分子穿过植物叶片表面的蜡质层和细胞壁进入感染细胞中，或害虫体和肠道壁，需要为其定制能够高效递送且稳定的递送包裹；

3

生产成本高——量产RNA成本高，加之复杂的递送系统制备，使其价格远高于传统化学农药。

尽管面临这些挑战，但研究人员也在不断优化RNA分子结构修饰、开发递送系统以及降低生产成本，“低毒、高效、可降解”的RNA农药正在不断突破。例如，全球首款针对害虫的RNA农药——GreenLight Biosciences（美国）的Calantha，以及首款针对病毒的RNA农药——硅翌科技（中国）的Tomovircona，标志着RNA生物农药进入商业化应用阶段。利用RNAi和针对RNA结构所开发的RNA农药将双管齐下，取长补短，为农业精准防控与生态保护贡献力量。

结语

基于RNAi与RNA结构的RNA农药双轨并进，将为农业病虫害防控提供前所未有的精准绿色解决方案。这不仅是技术的进步，更是农业生产方式向生态友好、可持续发展转型的关键一步，真正有望实现“高效治虫”与“环境健康”的共赢。

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