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中国农大沈杰、闫硕团队构建RNAi协同防控新体系,定义″1+1>2″植保模式

2026-07-31 16:421200

RNA农药通过沉默特定基因,实现对害虫生长发育、繁殖以及关键生理过程的精准调控。凭借高度的靶标特异性、良好的环境兼容性以及灵活的研发模式,RNA农药被认为是继传统化学农药和转基因作物之后的″第三次农药革命″。然而,从实验室研究走向农业生产应用,RNAi技术仍面临诸多关键挑战。一方面,高效、稳定的RNAi靶标基因筛选仍存在较大难度;另一方面,裸露双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)容易受到昆虫体内核酸酶以及环境因素的降解,同时其跨越昆虫表皮和肠道屏障并进入细胞的效率较低,导致田间应用效果不稳定。此外,dsRNA规模化生产、制剂加工及递送体系构建成本较高,也限制了RNA农药的大规模推广应用。


中国农业大学植物保护学院沈杰、闫硕团队在Insect Science发表题为Synergistic RNA interference in pest management: Targets, synergistic mechanisms, and integrated design strategies的综述论文。该综述系统总结了RNAi技术在害虫绿色防控中的应用基础,并首次提出″协同RNAi(Synergistic RNAi)″的发展框架,即通过将RNAi技术与化学农药、生物农药、植物源活性物质以及纳米递送体系等进行合理组合,实现不同作用机制之间的优势互补,构建″1+1>2″的协同防控模式,为下一代RNA农药设计提供了新的理论指导。


综述首先系统梳理了当前RNAi防控害虫的五类关键作用靶点,包括神经传导、能量代谢、表皮形成、免疫调控以及解毒代谢网络等重要生理过程。研究指出,通过沉默神经递质受体、离子通道等关键基因,可以增强害虫对神经毒性杀虫剂的敏感性;通过干扰细胞色素P450(P450)、谷胱甘肽转移酶(GST)等核心解毒系统,则能够削弱害虫代谢抗性,提高传统杀虫剂的防控效率,为抗药性治理提供新的分子策略。


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图1 基于纳米载体的RNAi在害虫治理中的五个关键靶标通路


在此基础上,研究进一步提出了多类型RNAi协同防控策略。其中,″RNAi+化学农药″通过同时干扰同一靶标或相关生理通路,实现快速杀虫与持续调控的协同作用;″RNAi+生防微生物″则通过削弱害虫表皮屏障或免疫防御能力,提高病原微生物侵染效率,增强生物防治效果;针对害虫抗药性问题,通过RNAi抑制关键解毒调控因子,可恢复害虫对传统杀虫剂的敏感性,为延缓和治理抗药性提供新方案。


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图2 基于RNAi的害虫防控策略的多尺度协同机制


值得关注的是,综述进一步总结了RNAi协同体系从传统物理混配向纳米融合共组装的发展趋势。传统混配主要依赖不同组分之间的生物学互补,而纳米融合策略则利用静电作用、疏水作用以及氢键等分子间相互作用,将dsRNA与农药活性成分整合至同一纳米体系中,实现多组分精准递送和协同释放。该策略不仅能够提高dsRNA稳定性和利用效率,还能够改善活性成分在植物表面的沉积、吸收以及害虫体内运输过程,为构建高效、低剂量、智能化RNA农药体系提供了新的技术路径。


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图3 两种dsRNA递送策略(物理混合与纳米融合共组装)的机制


该研究提出的″协同RNAi″突破了传统RNA农药依赖单一基因沉默的作用模式,将RNA干扰技术由单一精准调控工具拓展为多组分协同防控平台。未来,通过结合纳米材料、智能递送、生物防控以及多组学解析等技术手段,有望进一步推动RNA农药从实验室研究走向精准化、低风险和可持续应用,为绿色植保技术发展提供新的解决方案。


来源: 公众号:昆虫科学


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