2024年4月,rna动植物保护剂(生物制造)创新产业联盟在上海成立,为中国农业的绿色高质量发展注入新动力。qyresearch(恒州博智)调研显示,2023年全球rna生物农药市场规模大约为1.16亿美元,预计2030年将达到2.09亿美元,2024—2030年间复合年增长率(cagr)达8.8%。
基于rna干扰(rnai)技术创制的新型核酸农药被称为农药史上第三次革命,特别适用于那些顽固的、抗性极强难以防治的重大病虫害防治。采用rnai进行防治的优势在于不易形成抗性;无需海量匹配与筛选,可以根据特定基因定制开发,研发成本低,从设计到进入田间测试仅需要3~6个月;且rna是有机物,在环境中可以降解并被作物吸收利用,对环境友好。
核酸农药主要通过沉默病虫害的关键基因来达到防治效果。目前,核酸农药主要有两种应用方式:一种是基于转基因作物的植物衍生保护剂,另一种是直接将双链rna(dsrna)制成喷雾剂,喷洒在作物上以控制害虫。
1 转基因植物介导rnai的应用
2017年孟山都表达昆虫双链rna的抗虫转基因玉米获得美国环境保护署批准,一下子给农化行业带来新希望。rnai转基因作物是通过转基因的方法,在植物中导入表达害虫干扰rna的载体,当害虫取食转基因植物后,干扰rna可以通过食物链进入害虫体,影响害虫生长代谢,达到抗虫的效果。
例如美国孟山都公司通过将苏云金杆菌基因插入棉花植株,成功研发出转基因棉花。在田间试验中,转基因棉花的叶片受损面积比正常植株减少了46%~53%,单铃重量较正常植株增大了48%,有效减少了绿盲蝽对棉花产量和质量的损害。此外,借助转基因棉花表达真菌vdh1基因的dsrna能够成功运输到真菌细胞中,阻碍真菌的繁殖,从而提高对大丽轮枝菌的抗性。
拜耳、先正达等国际农药公司投入大量的人力和财力,并掀起了研发和商品化转基因植物的热潮。目前,拜耳公司在转基因玉米方面的研发已取得了显著成果,并基本投入商业化生产。
2 借助于喷洒载体的rnai的应用
借助于喷洒载体,递送rna的方式在甲虫类害虫中效果更明显,部分原因在于甲虫类具有较少的rna降解酶,保证了rnai制剂的稳定性。
2019年,拜耳公司申请了喷洒型dsrna用于防治蜜蜂狄斯瓦螨的产品登记。2023年12月,美国环境保护署(epa)已批准登记全球首款喷洒型rna生物农药ledprona,登记有效期为3年,ledprona是一种喷洒用dsrna产品,主要用于防治科罗拉多马铃薯甲虫,这是一种抗药性日益严重、国际公认的马铃薯重要毁灭性检疫害虫。在防治植物病害方面,greenlight bioscience(美国绿光生物科学公司)宣布正在积极研发基于rnai策略防治白粉病和灰霉病的喷雾型产品,预计于2025年作为第一款rnai杀菌剂进行批准上市。2024年4月,硅羿科技(上海)有限公司申报的《黄曲跳甲核酸干扰素母药(暂定名)》和《马铃薯甲虫核酸干扰素母药(暂定)》两个项目获得立项。
在未来几年内,我们可能会看到更多基于rnai的生物农药问世,特别是在防治抗药性强、难以控制的害虫和病害方面,它们将发挥越来越重要的作用。这不仅将为全球农业提供一种更环保、更高效的凯发真人的解决方案,还可能改变传统农药市场的格局,引领农业迈向一个更加可持续和健康发展的新时代。
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