《Nature Plants》发表国际权威综述《Advancing the Adoption of RNAi-based Biopesticides》（Charles Sturt大学 Stephen Fletcher 领衔，联合昆士兰大学、科廷大学、UC Riverside与GreenLight Biosciences），系统论证 RNAi 生物农药的采纳成功取决于"科学创新+适配监管+公众信任"三足，标志该领域正式进入国际主流科学视野。
摘要
传统化学农药长期大量使用，引发害虫抗性、农药残留、生态破坏等诸多问题，环境友好型生物农药成为现代农业的迫切需求。双链RNA（dsRNA）介导的RNA干扰（RNAi）生物农药，凭借靶标特异性高、外源喷施版本无需改造作物基因组两大优势备受关注，全球已有多款产品完成登记上市。但实验室优异效果很难直接复制到大田复杂环境。制约其推广的因素涵盖分子机理、制剂工艺、生产成本、抗性风险、生态安全评估、政策监管与社会认知，还要兼顾农户投资回报率（ROI）以及社会公众接纳度（SLO）。
文章梳理RNAi植保发展历程，对比转基因与喷施型dsRNA技术差异，解析分子作用通路，评估纳米载体、dsRNA理性设计、抗性治理方案，介绍标准化脱靶风险评估框架，剖析监管与社会层面现实困境，为该领域基础研究和产业转化提供全景参考。
图1. 农业生产者采纳新型 RNAi‑based 生物农药的投入（成本）与回报（收益）驱动因子
一、产业落地底层逻辑：投资回报率是技术应用第一道门槛
多数基础研究聚焦分子机理与温室药效，而该综述指出，即便室内效果出色，如果农户得不到稳定经济回报，技术就无法实现产业化。
成本层面，主要来自dsRNA与制剂生产、纳米载体物料开销；大量室内和田间试验、生态毒理评价的研发投入；各国农药登记、专利授权维权的合规开销。 收益层面，农户优先看重多变大田条件下稳定防控效果，而非温室理想状态下的最高防效；产品兼容现有喷雾器械，可以降低试错成本；同时无残留能够规避国际贸易壁垒。此外社会许可SLO，也就是公众对RNA类农药的接受程度，会直接影响监管导向和产品市场销路。
二、两类RNAi植保技术：转基因 RNAi 作物VS外源喷施dsRNA农药
图2. RNAi发现与RNAi生物农药发展里程碑
转基因RNAi作物将dsRNA表达构件整合进作物基因组，植物持续合成dsRNA，属于可遗传性状，代表为抗虫玉米SmartStax PRO。
外源喷施dsRNA农药为当前商业化主流，不改变作物基因组。dsRNA受紫外线、核酸酶、微生物降解，作用周期有限；dsRNA以长链完整分子在植物质外体移动，不在植物细胞内切割，进入靶标有害生物后，才由靶标自身Dicer加工为siRNA。不同植物对dsRNA的转运能力存在物种差异。
不同有害生物对dsRNA敏感性差异巨大：鞘翅目普遍高度敏感；鳞翅目、双翅目大多响应差，中肠核酸酶、内体逃逸障碍是主要原因；真菌、卵菌、线虫摄取RNA的能力分化显著，存在极强物种特异性。
领域核心痛点：不同类群有害生物对外源dsRNA的敏感性分化极大。
1）鞘翅目昆虫：普遍对取食dsRNA高度敏感；
2）鳞翅目、双翅目昆虫：大多RNAi响应很差；核心诱因包括中肠高活性核酸酶降解dsRNA、内体捕获导致dsRNA无法释放进入细胞质，肠道共生细菌还可以分泌核酸酶进一步加速dsRNA降解；
3）真菌、卵菌、线虫：不同物种摄取外源RNA的能力差别悬殊，部分物种可以直接从环境介质吸收RNA，还有大量物种完全不具备该能力，存在极强物种特异性。
三、dsRNA农药分子通路与全链条技术卡点
图3. RNAi‑based生物农药作用模式示意图
从喷施dsRNA到最终实现靶标基因沉默，整条通路中每一个环节都有可能成为药效瓶颈：
1、环境层面：dsRNA的体外稳定性 喷施之后，紫外线辐射、各类核酸酶、环境微生物均会降解dsRNA，缩短有效防护周期。纳米载体（BioClay层状双氢氧化物黏土纳米片、壳聚糖、人工囊泡、石墨烯量子点等）被大量研究用于保护dsRNA、提升靶标生物摄取效率。
2、靶标生物层面：摄取、内体逃逸是核心卡点 很多物种可以摄取dsRNA，但是dsRNA被禁锢在内体囊泡中，无法释放进入细胞质，这是大量物种RNAi失效的关键原因。不同物种的摄取分子机制存在巨大分化。
3、物种内源RNAi通路本身的组成差异 Dicer、AGO、RdRP基因在不同真核生物之间存在拷贝数、功能特化、功能冗余的巨大差异。值得注意：RdRP介导的信号放大并不是RNAi农药起效的必需条件；已经登记的商业化产品，靶标物种既有携带RdRP，也有RdRP缺失，但依然能够实现有效防控。
4、植物体内转运环节 外源施加的长链dsRNA可以完整通过植物质外体通路完成远距离移动，但不同作物转运能力存在物种差异，会影响药剂在植株不同组织的分布。
四、dsRNA理性设计：靶标基因筛选+三支柱生物信息学脱靶风险评估框架
图4. RNAi生物农药的计算风险评估框架
1、靶标基因筛选逻辑
1）在昆虫当中，大约37%的蛋白编码基因为生存必需基因；但只有小部分靶标，在dsRNA处理后可以实现≥90%的死亡率。部分必需基因在不同昆虫中高度保守，可以作为候选靶点，但设计序列时必须规避对有益生物的脱靶匹配。
2）病毒靶标的特殊难点：病毒突变速率远高于真核生物，每年毒株序列会发生变异；设计需要权衡序列保守性与防控活性。
2、脱靶风险评估，不能简单依靠BLAST比对，综述提出三支柱评估策略
1）针对生态关键指示物种开展完整的全转录组比对；
2）在大型公共核酸数据库中开展广谱同源序列检索；
3）开展系统发育分析，重点评估和靶标亲缘关系接近的物种。
3、专门面向农药场景的dsRNA设计工具 dsRIP、dsRNAEngineer、dsRNAmax等web工具，用于解析siRNA热力学特征、预测脱靶位点；还支持构建嵌合多靶点dsRNA，实现多靶标防控同时尽可能消除脱靶序列匹配；即便选用高度保守的靶标基因，依旧可以通过序列优化降低脱靶风险。
五、害虫抗性风险与产业化现实挑战
实验室已经筛选得到鞘翅目dsRNA抗性害虫，抗性多为常染色体隐性遗传，机制多为肠道dsRNA摄取能力下降，存在靶点交叉抗性；但抗性品系依旧对Bt蛋白敏感，适合药剂轮换使用。目前尚未报道大田自然演化出dsRNA抗性案例。 转基因作物和喷施dsRNA需要差异化抗性管理：转基因作物采用多基因叠加+庇护所策略；喷施药剂按照虫害经济阈值间断施用，不同世代轮换不同作用机理农药。
生产成本方面，发酵与无细胞合成技术把dsRNA成本从12000美元/克降至1美元/克以下，破除最大成本障碍，但制剂储运仍需优化。全球监管框架并不统一，美国归为生化农药，巴西设立专门生物输入物框架，多国沿用传统农药评审，OECD正在推动评估标准协调。同时公众认知的社会许可，是商业化不可忽视的因素。
总结
RNAi生物农药已经从实验室走向商业化登记，但温室效果不能直接等同于大田稳定表现。靶标物种RNAi通路差异、dsRNA环境稳定性、递送瓶颈、抗性演化、脱靶评估、成本、监管与社会认知共同制约技术落地。 纳米递送系统、生物信息学理性dsRNA设计、科学的抗性治理是未来三大研发方向。科研除聚焦分子机理外，还需要兼顾农户投资回报视角；建立标准化生态风险评估体系，将推动RNAi生物农药更加规范可持续应用。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-026-02409-2
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