近日,江苏省农科院植保所农药应用创新团队在国际知名学术期刊《Advanced Agrochem》(中科院一区,IF=9.2)在线发表综述论文“Transcending production limits: A rational platform-barrier co-design framework for next-generation dsRNA biopesticides”。该论文围绕RNA干扰(RNAi)技术在害虫绿色防控中的应用瓶颈,系统梳理了双链RNA(dsRNA)生产、递送与田间应用过程中的核心限制因素,提出了面向下一代RNA生物农药研发的“平台-屏障”协同设计框架。

该综述指出,RNA农药的田间防控效果并不单纯取决于dsRNA的产量或施用剂量。在实际应用场景中,dsRNA需要依次经历环境暴露、害虫摄入、体内稳定、细胞摄取以及靶基因沉默等多个环节。任一环节效率不足,都能影响最终的防控效果。因此,下一代RNA农药的研发不应仅关注如何提高dsRNA产量,还应重视其在田间应用条件下能否真正发挥RNAi效应。围绕这一问题,该综述提出了以“RNAi效率限制屏障”为核心的四维评价框架,从生产能力、保护能力、暴露途径匹配和生理相容性四个方面评估RNA农药的应用潜力。其中,生产能力强调dsRNA的规模化、低成本和高质量制备;保护能力关注dsRNA在环境及害虫体内的稳定性;暴露途径匹配评估dsRNA能否能通过取食、接触等方式有效进入靶标害虫;生理相容性则关注dsRNA进入害虫体内后,能否被细胞有效摄取、体内运输,并最终诱导靶基因沉默。
基于该评价框架,该综述系统比较了多类dsRNA生产与递送平台的优劣势,包括化学合成、体外转录、无细胞合成、细菌发酵、酵母和微藻递送、植物及叶绿体表达、病毒载体、共生菌介导递送、昆虫病原微生物递送以及纳米制剂负载等。作者认为,不同平台的优劣不应仅以dsRNA来源或产量高低作为判断的标准,而应重点考察其能否有效突破限制RNAi效率的关键屏障。对于RNAi响应较强的害虫,提高dsRNA在环境或虫体内的稳定性,通常即可显著改善防控效果;而对于RNAi响应较弱的害虫,仅提高稳定性往往难以满足防控需求,还需要结合持续递送、抗降解保护、摄取增强和靶组织可及性提升等多重策略。该综述进一步强调,RNA农药研发应遵循平台、靶标与害虫特性协同匹配的原则。不同害虫在取食方式、肠道环境、核酸酶活性、细胞摄取能力以及系统性RNAi能力等方面存在显著差异,这些差异决定了适用的dsRNA递送平台和应用策略也不相同。未来,RNA农药研发需要从“能否大量生产dsRNA”,转向“能否在特定害虫和特定应用场景中实现高效RNAi”。
总体而言,该综述从害虫绿色防控的实际需求出发,提出了以“屏障解决能力”为导向的RNA生物农药新型研发思路,为推动RNAi技术从实验室研究走向田间应用和产品创制提供了系统参考。我院植保所农药应用创新团队博士后张鲜为论文第一作者,团队负责人谭永安博士及肖留斌研究员为论文共同通讯作者,上海交通大学唐雪明研究员和黄艳娜副研究员也参与了论文构思与完善,江苏省农业科学院为论文第一完成单位。该研究得到长三角科技创新共同体联合攻关(基础研究)项目(2025CSJZN01300)资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S277323712600105X