传统农业杀菌剂是把双刃剑，在提升农业经济效益的同时，也会带来潜在的环境污染和健康风险。如何改变这一现状？既能保障粮食安全，又能实现环境友好的RNA杀菌剂应运而生，成为第三次农药革命的核心产品。

       近日，上海交通大学农业与生物学院首席研究员唐雪明团队在国际期刊《现代农业化学》在线发表了题为《植物病原菌中喷雾诱导的基因沉默：机制、应用和进展》的综述文章，系统介绍了外源喷雾诱导基因沉默用于植物病原菌防治的研究，对RNA杀菌剂的作用机制、创制方式和应用前景进行了全面梳理，并对其实际应用提出了建设性解决方案。

针对真菌病害的“靶向药”

       植物病原菌是造成植物病害的主要原因之一。这类微生物专门寄生于植物体内，破坏植物的生长发育，导致经济作物减产甚至死亡。

       目前，农业生产中植物病原菌的防治主要依靠化学杀菌剂，但因其使用时间长、范围广等，导致药物残留、抗药性等负面问题频发。RNA杀菌剂具有高度的特异性和环境友好性，有望为防控植物病原菌提供绿色解决方案。

       RNA杀菌剂是一种利用RNA干扰技术来抑制或杀死特定病原菌的新型杀菌剂。RNA干扰是一种真核生物体内自然存在的基因沉默机制。该机制通过双链RNA分子特异性结合同源mRNA，导致mRNA被核酸酶降解，从而抑制特定基因的表达。

       “采用RNA干扰的方式进行病原菌防治，是针对真菌病害的‘靶向药’，也是解除作物农药抗药性的‘特效药’。”唐雪明解释，在RNA杀菌剂中，设计合成的特定双链RNA分子能够与病原菌的mRNA序列互补配对并触发其降解，导致病原菌无法产生某些关键蛋白，进而抑制其生长或导致其死亡。这也是施用RNA杀菌剂不易产生抗性的根本原因。

       生物安全性、环境友好性是RNA杀菌剂的突出优势。“双链RNA分子的设计，仅作用于特定病原菌，对人体及其他非靶标生物无毒害。其生产过程清洁化，而且在土壤和水流中72小时内即可降解。”唐雪明补充说。

       此外，RNA杀菌剂在农田应用后，很容易被降解成植物肥料。这些植物肥料会被作物再次吸收利用，对农作物和环境都极为友好，可谓“化作春泥更护花”。

创新成果应用潜力巨大

       目前，国内外RNA杀菌剂的防治对象主要有引起枯萎病的镰刀菌、引起灰霉病的葡萄孢菌、引起茎腐病的菌核病菌等。

       以烟草花叶病毒为例，它会导致植株畸形病变、矮化，甚至死亡，而且防治较为困难，烟草及其他茄科植物都深受其害。

       2021年，唐雪明创立的硅羿科技（上海）有限公司（简称“硅羿科技”）研发出了烟草花叶病毒RNA核酸干扰素，成为我国第一个进入登记测试阶段的RNA杀菌剂。目前，该RNA杀菌剂田间测试展现出良好的防治效果，能够有效应用于已被病毒侵染的植株，减少生产过程中因烟草花叶病毒感染造成的巨大经济损失。

       “一般而言，开发一种新的化学杀菌剂需要合成十几万个化合物，耗资巨大且历时良久，但病原菌仅2年左右即可对其产生抗性。相比之下，我们团队研发的RNA杀菌剂根据特定基因定制开发，无需对基因进行海量匹配与筛选，历时较短且研发成本更低，植物也不易产生抗性。”唐雪明团队成员、上海交通大学农业与生物学院副研究员黄艳娜介绍。

       除了烟草花叶病毒RNA核酸干扰素外，国内外还研发了诸多种类的RNA杀菌剂。如美国绿光公司研发的防治葡萄灰霉病的RNA杀菌剂和硅羿科技研发的防治核盘菌的RNA杀菌剂，目前正处在田间小试阶段；中国农业大学研发的防治辣椒疫霉的RNA杀菌剂，在室内生测试验中的效果非常显著。

       这些创新成果未来在精准农业、绿色防控、节能减排中将发挥巨大作用。

运用新技术应对研发挑战

       随着研究的深入和生产成本的降低，RNA杀菌剂有望在农业、园艺以及公共卫生领域得到广泛应用，为病害防治提供新的解决方案，并为全球粮食安全和环境保护作出贡献。

       “虽然RNA杀菌剂的应用前景十分广阔，但国内外基于RNA杀菌剂的研发多处于室内生测试验阶段，仍面临不少挑战。”唐雪明对此提出了一些建设性的解决方案：如在产品研发过程中，应用生物信息技术和人工智能算法等，可加速产品研发进程；利用合成生物学技术可降低RNA杀菌剂产品的研发和生产成本；创制高效能的递送载体可以帮助RNA杀菌剂更快更好地抑制病原菌繁殖，或进入病原菌体内发挥作用。

       当前，RNA杀菌剂的研发和推广正在国家主管部门的指导下有序进行。唐雪明认为，RNA杀菌剂要想进一步推广应用，还需对产品性质、理化性质等方面的评审框架及原则进行更加科学的界定和规范。

       论文链接：https://doi.org/10.1016/j.aac.2024.06.001。