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来源：《农药科学与管理》2025年第7期
作者：简秋，宗伏霖，郑尊涛，高歆越，段丽芳，庄慧千
RNA干扰技术（RNA interference，以下简称RNAi）是一种高度保守的基因沉默机制，由小分子RNA介导，通过基因序列特异性方式降解信使RNA（mRNA）或抑制其翻译。自1998年美国科学家Fire和Mello在线虫中发现RNAi现象并因此获得2006年诺贝尔生理学或医学奖以来，该技术已成为基因功能研究、药物开发和农业生物技术的重要工具，特别是随着转基因玉米品种DvSnf7 dsRNA（商品名为SmartStax PRO）的成功商品化，RNAi农药的研发成为农业病虫害防治的热点。本文简要介绍了RNAi农药的作用机制、关键技术控制点，以及与化学农药的区别，希望能为国内相关工作提供参考。
RNAi是生物体内天然的基因沉默机制，广泛存在于植物、动物、真菌等真核生物中，其核心功能是调控基因表达和防御外源核酸（如病毒）的入侵。RNAi农药就是利用该沉默机制设计的一种核酸药物，通过递送外源基因分子进入害虫或病原体细胞内，沉默或干扰目标生物的靶标基因（需要被沉默的内源基因），阻断特定蛋白的合成，从而抑制其生长或繁殖。
RNAi农药发挥功效需要将外源基因分子送入目标生物体内，因此它的物理构成可以简单地概念化为“外源基因分子+递送载体”。
2.1 外源基因分子 它是RNAi农药的活性成分，是人工设计的核酸分子，用于沉默靶标基因。能够触发RNA干扰的RNA分子有多种类型，双链RNA（dsRNA）、小干扰RNA（siRNA ）、短发夹（shRNA）为主要类型，其中dsRNA目前已在农药领域有成功的应用案例。如美国已商品化的转基因玉米品种DvSnf7 dsRNA（商品名为SmartStax PRO）的分子类型也是dsRNA，其通用名中的“Dv”是目标害虫（Diabrotica virgifera）的学名缩写，“Snf7”是目标害虫被沉默的靶标基因（Vacuolar protein sorting-associated protein 7）的标准名称，“dsRNA”是外源基因分子类型。同时OECD也已发布针对dsRNA分子类型农药的环境和膳食风险评估指导文件，（表1）。
表1 RNAi 3种分子类型的区别
2.2 递送载体 它是用于保护、运输并增强外源基因分子进入目标生物细胞内的传递系统。递送载体的材料主要有化学载体和生物载体两类。化学载体的材质主要有脂质体、聚合物或无机纳米颗粒等。生物载体主要有工程微生物载体、病毒样颗粒和转基因生物载体等。转基因玉米品种DvSnf7 dsRNA使用的就是转基因生物载体。
RNAi农药的研发涉及多个技术环节，但主要是通过靶标基因分析、外源基因设计和递送系统优化等3个相互关联的技术闭环，实现其能够精准沉默目标害虫的特定基因，同时不影响非目标生物（如益虫、作物或哺乳动物）的特异性目标。
3.1 靶标基因的分析 作为靶标基因需要同时具备必需性、开放性和高异源性。必需性是指被选基因必须是目标生物存活必需的基因，受干扰就会致死。开放性是必须靶向mRNA开放区域，避免折叠区，以提升RNA诱导沉默复合体（RISC复合体）结合率。异源性是指不同物种间基因序列的差异程度。作为靶标基因必须是目标生物特有或高保守的基因靶点，且在同种群中基因序列高度同源，与非靶标生物的同源基因差异显著。已商品化的转基因玉米品种DvSnf7 dsRNA中靶标基因Snf7，与同种群鞘翅目昆虫98%同源，但与哺乳动物基因连续匹配仅9 nt。
3.2 外源基因设计 外源基因是诱导靶标基因沉默的工具，决定这个工具效率的核心要素是互补性与异源性。互补性指外源基因与靶标mRNA在碱基序列上的配对匹配程度。匹配度是确保基因沉默效率和特异性的核心指标，不同分子类型的匹配要求稍有差异，但在种子区和切割位点等核心区通常要求绝对匹配。非核心区允许有限错配，短链的siRNA的可容忍1～2个错配，长链的dsRNA允许≤5%错配。外源基因的异源性是要保证人工设计的外源基因与非靶标生物基因的序列有显著差异，以确保仅靶向目标生物特定基因，不会影响其他基因，且不会沉默非目标物种（如哺乳动物、传粉昆虫等）。目前，EPA要求与非靶基因连续匹配≤11 nt，EFSA要求全基因组相似性＜50%。已商品化的DvSnf7 dsRNA，它的外源基因分子与蜜蜂基因最长连续匹配仅9 nt。
3.3 递送系统的优化 递送系统功能是确保能将外源基因分子精准送达害虫或病原体细胞内，核心要素是环境稳定性、屏障突破和可控释放。环境稳定性目前是通过核酸修饰和紫外防护等措施，延长外源基因分子在植物体内和土壤中半衰期，以及提高在高温环境下的活性。屏障突破是通过纳米尺寸控制、添加表面活性剂等措施，保证外源基因分子能突破害虫或病原体体壁或肠壁等多重生物屏障。可控释放是通过时间、空间和剂量等3个维度，控制外源基因在目标生物体内的精准释放，以确保外源基因分子浓度仅够沉默靶基因，不会影响低亲和力的非靶标基因。
RNAi农药因其特异性，决定了它与化学农药在防治范围和风险评估侧重点上有较大区别。
4.1 防治范围 较之化学农药对农业病虫害较宽泛的“化学干预”特点，RNAi农药具有精准的“信息干预”特点，因此它在防治范围上不具备化学农药那样跨目级的广谱防治功能。其原因，一是受基因靶点保守性的限制，如不同目级的昆虫（如鞘翅目与鳞翅目）同源基因序列差异都比较大，单一外源基因分子难以同时有效，即使同目级，不同科/属的昆虫同源基因也存在显著差异。实现有限范围的多靶点，是当下研究的热点。二是受递送系统的限制。不同害虫或病原体的体壁结构或细胞壁结构都存在差异，目前同一载体在跨种群高效递送方面存在技术瓶颈。
4.2 风险评估 RNAi农药风险评估技术原理与化学农药基本一致，也需从危害识别、暴露评估等环节评估其对生态环境、人体健康的风险，它与化学农药最大的区别在于需要同时评价外源基因分子和递送系统，重点是递送系统的毒性和脱靶效应。
4.2.1 活性成分（外源基因分子） 主要评价靶标基因特异性、环境归趋和健康风险，确保对非靶标基因（哺乳动物、传粉昆虫等）无交叉活性，降解物的生态风险和通过食物链传递的风险可接受。
4.2.2 递送载体 虽然递送载体在RNAi农药中有点类似化学农药的助剂，但在功能上与化学助剂存在本质区别，（表2）。
表2 递送载体与常规农药助剂的区别
在OECD和EPA的相关规定中对载体材料本身的毒性评估是风险评估的重点。评估的主要内容包括：载体材料本身的毒性、环境行为与归趋、生态毒性、载体-外源基因分子复合物特性等。如是生物载体，需要评估生物载体的潜在毒性，包括评估载体是否引发宿主的免疫反应等。
RNAi农药通过精准调控基因表达，在农业绿色防控上展现出较大的潜力，但在递送效率和脱靶效应等方面仍面临挑战。随着相关技术的进步，或将成为化学农药的重要补充手段。