RNA 干扰（RNAi）是一项诺贝尔奖获奖技术，自 1998 年被发现以来，因其能够介导特定目标基因的敲除，为生物学的进步做出了重大贡献。多年来，人们一直在探索 RNAi 在医学和农业方面的应用，但成功与否参差不齐。过去 25 年对 RNAi 的研究使我们对其作用机制、靶标特异性以及动物和植物间不同效率的认识取得了进展。同时，RNAi 在昆虫生物学的进步中发挥了重要作用。

什么是RNAi？

由 Argonaute（Ago）家族蛋白和小 RNA（如小干扰 RNA（siRNA）和 microRNA（miRNA））组成的复合物对 mRNA 的转录、稳定性和翻译进行靶向特异性干扰，从而导致基因产物及其功能水平下降的现象被称为 RNA 干扰（RNAi）。RNAi 方法极大地推动了生物学各个领域的进步。基于 RNAi 的疗法已经开发出来，并正用于治疗人类疾病。此外，基于 RNAi 的方法还被开发用于病虫害控制和农业作物改良。2002 年，《科学》杂志宣布 RNAi 为年度十大进展技术。2006 年诺贝尔医学奖授予了发现 RNAi 的 Fire 和 Mello。

图.RNAi机理图

·RNAi的发现

基因沉默研究开始于在矮牵牛植物中发现的一种意想不到的表型。将一种增强紫色酶的编码基因导入矮牵牛植株后，转基因植株的紫色呈现出减少而不是增加的趋势。进一步的研究发现，参与紫色产生的酶的内源编码基因被共抑制。据报道，在植物和动物的病毒抗性中，内源基因被共抑制。将La Crosse (La)病毒基因引入感染性Sindbis病毒表达载体，对其复制造成干扰。但在这些研究中，沉默的触发因素和沉默的机制尚未确定。1998年，Fire和Mello在RNAi领域发表了一篇具有里程碑意义的文章，首次确定了双链RNA (dsRNA)是触发RNA沉默的分子，并创造了RNA干扰(RNAi)一词。随后几年的研究报道了RNAi在线虫、昆虫、植物和锥虫中的应用。

·昆虫中的RNAi

自发现以来，RNAi 在昆虫科学进步中发挥了重要作用。对昆虫 RNAi 的最初研究是在模式昆虫黑腹果蝇中进行的。第一个证明RNAi功能的昆虫是果蝇(Drosophila melanogaster)。在接下来的几年中，许多昆虫物种都发现了 RNAi 的功能，包括一些具有重要经济价值的昆虫，如害虫、病媒和益虫。例如，冈比亚按蚊Anopheles gambiae 、赤拟谷盗 Tribolium castaneum 、斯氏按蚊Anopheles stephensi 、德国小蠊Blattella germanica 、烟草天蛾Manduca sexta、蜜蜂Apis mellifera 、埃及伊蚊 Aedes aegypti 、沙漠蝗虫Locusta migratoria 、马铃薯甲虫Leptinotarsa decemliata 和褐飞虱Nilaparvata lugens 等，RNAi在上列昆虫的基因研究中都得到了证实。

·RNAi在害虫防治中的应用

植物中RNAi触发器的表达导致以转基因植物为食的昆虫的靶基因被敲低，从而导致昆虫死亡。这些结果显示了RNAi技术在病虫害管理方面的潜力，并吸引了公共和私营部门的投资，用于大力开发基于RNAi的病虫害控制方法。

在RNAi的帮助下，对破坏性害虫(如褐飞虱、蝗虫)和病媒昆虫(如黄热病蚊子)的功能基因组学研究提高了我们对这些昆虫的发育、繁殖和免疫反应的认识。RNAi在赤拟谷盗中发挥了良好的作用，并被广泛用于研究与生长、发育、繁殖和杀虫剂抗性相关的基因功能。同时，西部玉米根虫Diabrotica virgifera virgifera是利用RNAi识别杀虫剂靶点的鞘翅目昆虫。RNAi的另一个应用是阻止人类和植物病原体通过昆虫媒介传播，例如冈比亚按蚊成虫中靶向防御素基因的dsRNA降低了对革兰氏阳性细菌的抗菌防御。

RNAi技术在保护作物和树木免受昆虫伤害方面的应用在多个系统中进行了测试，包括棉花、水稻、马铃薯、烟草、杨树和小麦。经过20多年的努力，只有一种植物介导的RNAi产品——玉米种子被商业化。

·经过25年对RNAi的研究，为什么我们只有少数基于RNAi的农药注册用于害虫管理?

RNAi技术在昆虫防治中广泛应用的主要障碍之一是其在主要害虫和媒介昆虫中的效率差异。如何将dsRNA成功运送到昆虫的作用位点，免受核酸酶侵害是提高RNAi的效率的关键。为此，植生优谷作为已经在昆虫RNAi机理及RNAi病虫害防控应用领域研究十多年的国内RNA生物农药先锋企业，使用了离子配位螯合技术来稳定 dsRNA 分子，大大提高了RNAi的干扰效率。从常用于田间喷洒的材料中筛选了更加安全且方便使用的离子配位稳定剂，大大提升其稳定。经稳定处理的 dsRNA，其活性可保持 15天以上，半衰期 20-30天；且在强光照射、紫外线照射、酸碱处理的条件下，依然具有良好稳定性。对于主要在作物苗期为害的棉蚜，一个月左右进行一到两次的喷施可基本解决。

图.螯合配位系统显著提高dsRNA的稳定性

dsRNA 被昆虫吸收后，在成功进入细胞发挥作用前，还面临着肠道中的降解酶。植生优谷也研发了有效的解决方案——“递送系统”，具有保护和递送的双重功效。除了保护 dsRNA 的成分，dsRNA 也被设计成特殊结构，两方面措施的结合延缓了 dsRNA 在昆虫体内的分解速率，未及时分解的 dsRNA 便可逃过降解系统进入细胞发挥干扰功能。虽然不能完全避免 dsRNA 的降解，但干扰机制效率极高，即使只有不到50%的dsRNA进入细胞，也可立即发挥作用。

随着RNAi这项颠覆性新技术正向农业领域不断渗透，RNAi对昆虫生物领域的做出了重大贡献。植生优谷作为RNA生物农药的先行者，将一如既往地贯彻以“创制绿色农药、服务绿色农业”为使命,并在全球农药市场格局剧变的当下,为我国新型绿色农药创制和应用提供示范，为全球粮食安全保障提供有力的技术支撑。