导读
本文共3616字丹徒实验学校
阅读约需要10分钟
RNA干扰（RNA interference, RNAi）是真核生物中高度保守的基因沉默现象。基于RNA干扰技术的生物农药被认为是未来植保领域的颠覆性技术，将很大程度上改变人类防治农业病、虫、草等有害生物的思路和策略。本文给大家介绍RNA干扰技术的基本作用机制，在农业上的研发和商业化进展，探讨其在应用层面所面临的机遇、挑战及风险。分子生物技术总是存在或多或少的争议，新技术像把双刃剑，作为新农人，你又有怎样的见解，欢迎评论区留言讨论！ 1 神奇的RNA干扰（RNA interference, RNAi）技术RNAi是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（dsRNA）介导的同源mRNA高效特异性降解的现象，也称为转录后基因沉默（PTGS），在植物、线虫、昆虫、脊椎动物等真核生物中普遍存在。该现象在上世纪90年
代发现，并成为一种重要的基因干扰技术。
2001~2002年连续两年被《Science》杂志评为年度十大科学进展！该技术被认为是农业绿防控中最具有应用潜力的生物技术之一。
1.1 小小知识点在世间万物的生命活动中，各式各样的蛋白质承担重要作用。蛋白质的基本构成单位是氨基酸（20多种），而氨基酸则是根据对应的基因编码来排序，从而形成不同空间结构和不同功能的蛋白质。基因编码就是ATGC碱基对（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C）序列，“存储”在双螺旋DNA（脱氧核糖核酸）上。通常情况下，DNA的载体是染体。从DNA到蛋白质，需要经历DNA复制、转录、蛋白质翻译和各种修饰。1 DNA复制
复制就是从DNA制造相同DNA的过程
2
DNA转录
上海副市长陈通15岁上大学
转录是从DNA生成RNA（核糖核酸）的过程，即基因信息从DNA传递给RNA，也就是DNA上的ATGC编码变成了RNA上的AUGC（尿嘧啶U，替代DNA中的T）编码，这是基因表达最关键的一步，有很多类型的RNA，例如mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）、tRNA（转运RNA）等。
3
蛋白质翻译
翻译就是蛋白质的生物合成，主要参与者有核糖体、mRNA、各种氨酰tRNA、一种特殊的起始tRNA、起始因子、延伸因子和终止因子。整个过程包括氨基酸的活化、起始、延伸、终止和释放。
4
各种修饰
细胞内翻译好的产物还需经过后加工、定向和分拣等过程，才能成为有功能的最终蛋白质。
这些修饰操作主要包括：多肽链的剪切、N端删除氨基酸、蛋白质的剪接、氨基酸的修饰、添加辅助因子、二硫键形成和寡聚化等。
从DNA到蛋白质的全过程（科普视频）：
视频引自网络
1.2 RNAi的作用机制
与靶标基因对应的双链RNA（dsRNA）被核酸内切酶Dicer降解为多个小分子干扰RNA（siRNA），然后siRNA 与一种由多个分子组成的RNA诱导沉默复合体（RISC）结合，在ATP提供能量的情况下，siRNA中的反义链（asRNA）到与其碱基互补的mRNA序列并由RIS中的Argonaute 蛋白质进行切割，使 mRNA 降解，并最终起到降低靶标基因表达的作用。简单一句话：就是双链RNA(dsRNA)诱导同源mRNA发生高效特异性降解，从而达到序列特异性转录后基因沉默的效果。
梁宸 飞机
RNAi技术利用外源或内源dsRNA介导mRNA降解，可以特异性剔除或关闭靶标基因的表达，已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因领域。与基因敲除、
基因编辑等技术相比，RNAi极具优势。
2 RNAi技术在农业上应用方式
苌家拳RNAi技术在农业上的应用方式，特别是在病虫害防治中的应用方式，可以通过三种方式来实现：·寄主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing，HIGS）·病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）·外源dsRNA诱导的基因沉默(Exogenous dsRNA-induced gene silencing，EdIGS)
HIGS通过转基因作物来表达针对害虫或病原物的dsRNA。
VIGS通过携带特定基因片段的重组病毒侵染宿主的过程来生产si/dsRNA。
EdIGS更类似于传统农药的施用方法，通过非转基因手段，直接向环境中喷施或注射外源dsRNA，通过害虫取食或病原体侵染的过程而起作用。由于dsRNA分子很容易在环境中变性或被降解，EdIGS方法需要特殊的配方来提高有效成分的稳定性。如果可能的话，还可以通过合适的制剂手段提高RNAi的效率。与HIGS相比，EdIGS的施用窗口将成为防治成败的关键。
在农业领域，极具潜力的RNAi技术被寄予厚望，尤其是在病虫害防控领域，被称为“农药史上的第三次革命”。利用RNAi技术沉默有害生物生长发育过程中重要基因的表达，导致其生长发育障碍或者死亡，从而降低有害生物对农作物的侵害，实现病虫害防治，达到农作物安全生产的目的。此外，该技术也可以特异性下调有害生物对现有农药抗性基因的表达，从而延长现有农药的使用寿命，克服有害生物抗性问题。
利用RNAi技术进行病虫害防治具有防治目标专一性、靶标开发的便捷性、具有多种应用途径、使用无污染无残留、环境兼容性强等众多优势，完全符合公众对于绿农药的需求。但不可否认的是，该技术目前仍然存在有待于克服的局限性以及生态环境风险性。
RNAi原理视频：
视频引自网络
3 RNAi技术在农业上的应用进展2014年，JR Simplot的InnateÔ马铃薯在美国获准种植，随后在马来西亚、加拿大、墨西哥、日本、澳大利亚和新西兰等多个国家获批。该种马铃薯携带4个RNAi基因，其中3个针对“改善”丙烯酰胺水平，第4个针对黑斑病毒控制基因。
2017年拜耳公司的第一款表达昆虫双链RNA（double-strand RNA，dsRNA）的抗虫转基因玉米MON87411（SmartStax® PRO）获得美国环境保护署的种植许可。该玉米在2021年获得中国农业农村部转基因安全许可证书，预计2022年推广上市；同时，该司多款基于喷洒的RNA生物农药已经提交或者准备提交EPA审核。
2018年，美国AgroSpheres与TechAccel公司展开合作，共同研究RNA作为生物农药的输送方式。该研究利用了AgroSpheres独有的生物分子封装技术。
时代经贸
讲道集2019年，拜耳向美国EPA提交了新产品BioDirect，该产品是利用RNAi原理，通过dsRNA进行蜜蜂狄斯瓦螨防治，这是向EPA提交的第一份外源应用的 RNAi生物农药活性成分。2021年5月，拜耳将该部分专利授权给Greenlight Biosciences进行dsRNA的生产，新产品预计2024年上市。
2019年生物工程公司Renaissance BioScience向美国专利商标局（PTO）提交了采用酵母技术生产和输送RNA生物活性成分的专利申请。
2021年2月9日，澳新食品标准局（FSANZ）批准基于RNAi 的耐除草剂和抗虫玉米产品D
P23211用于食品，该转基因玉米同时表达了dsDvSSJ1和IPD072Aa蛋白用于防治玉米根虫。
2022年美国GreenLight Biosciences向EPA提交注册一种用于防控马铃薯甲虫的dsRNA产品。该公司的GreenWorX技术是其独有的无细胞生物程序，借此可较快生产出成本效益好的高品质RNA产品，从而克服了此类产品生产成本高，生产耗时长，且产品品质难以保障的诸多问题。同时，该公司也在积极研发针对白粉病以及灰霉病的RNAi 产品，预计2025年能够作为第一款杀菌剂进行批准上市。
此外RNAissance Ag LLC在积极开发针对小菜蛾的喷雾式RNA生物农药。先正达公司在进行马铃薯甲虫RNAi杀虫剂的研制，并且预计在7-10年实现商业化。
中国科学院苗雪霞团队在多物种靶标RNAi基因库构建、制剂配方优化、规模化生产体系、以及安全性评估等领域进行了大量的研究。
中国科学院郭惠珊团队长期致力于应用RNAi技术进行棉花抗黄萎病的研究工作，2019年，该团队与新疆华晨合丰投资有限公司达成战略合作协议，该公司将在最短时间内资助课题组改善中试、生产性试验以及品种审定等环节，加速成果转化和产业化速度。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议