基于RNAi的应用旨在通过摄取和处理dsRNA并随后降解目标基因mRNA，抑制目标生物中特定必需基因的表达。虽然关于基于RNAi的农药的研究最初仅限于内源性应用(即，由作物产生的dsRNA)，但近年来，特别是RNAi喷雾等外源应用的技术发展有所增加。由于RNA分子的假设有益特性，如可降解性或目标特异性，RNAi技术在植物保护产品的开发中受到越来越多的关注。

2017年，首个具有昆虫杀虫效果的植物内RNAi产品在美国获得了批准。这种转基因玉米通过表达针对玉米根虫Diabrotica virgifera virgifera的DvSnf7基因的dsRNA，并结合两种苏云金杆菌(Bt)蛋白。首个基于RNAi的农药，针对科罗拉多马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata)，最近已在美国注册商用(GreenLight )。如今，RNAi在害虫控制中有众多潜在应用，覆盖了各种作物和害虫种类，每一种都处于不同的技术或生物准备阶段。

直至2023年基于RNAi的作物保护专利和出版物

关于基于RNAi的作物保护的专利申请数量从2003年的5项申请稳步增长到2011年的392项申请。在2012年专利申请数量下降到226项后，到2016年之前一直保持了相对较高的申请数量。2016年后，申请数量显著减少，到2022年只有12项申请。在2003年至2023年期间，总共有275个注册的专利家族与基于RNAi的作物保护相关。列出的专利家族包括所有关于相同技术内容的专利，这些专利应该在不同的司法管辖区提交。从2003年到2016年，注册的专利家族数量稳步增加。然而，从2016年到2023年，数量又再次减少。考虑到这些发展情况，应考虑到数据库中申请和授予专利家族的记录有一定的时间滞后，特别是最近几年的数字并不一定反映实际情况(图1)。

图1. 2003年至2023年间注册的关于RNAi基础作物保护的专利申请和授权专利家族数量

在这个时间段内，拥有最多专利的组织是拜耳股份公司，总共有143个专利家族，其次是陶氏农业科学有限公司，有13个专利家族，以及纽西德全球创新有限公司和北京大北农科技集团，各有12个专利家族(图2)。专利申请的首选地是美国，其次是巴西、阿根廷、印度和中国(图3)，这显示出当前对美洲和亚洲的关注。然而，如前所述，专利通常在产品开发的早期阶段申请，并主要涵盖相当广泛的应用和目标基因序列，这些可能在未来对害虫控制有用。由于这些原因，这些专利本身只能提供有限的信息关于在作物保护中特定的基于RNAi的应用。

图2. 关于RNAi基础作物保护的前10大专利机构

在2013年至2016年期间，关于基于RNAi的作物保护的出版物数量稳步增加。从2016年到2019年，每年的数量保持稳定，但在2018年有明显下降。在随后的时期，数量再次显著上升，到2021年发布的出版物超过30篇(图3)。

受RNAi保护的作物及其相应的应用类型

关于RNAi利用的方式，最近的文献强调了两种主要策略：内源表达dsRNA和外源dsRNA应用。找到了18种不同的作物和dsRNA供应途径的组合以进行内源dsRNA表达，以及40种不同的组合进行外源应用(表1)。

表1. RNAi农药在不同类型的作物中的应用类型

RNAi在作物保护中的市场认可

NAi在作物保护中的应用仍属小众，目前只有少数产品得到市场认可，而作物保护仍以合成农药为主。结合了针对西方玉米根虫(Diabrotica virgifera virgifera)DvSnf7基因的RNAi和Bt蛋白的玉米品种，是第一个得到商业使用批准的杀虫RNAi转基因植物(GMPs)。著名的例子包括拜耳公司的SmartStax®Pro和Corteva Agriscience公司的Vorceed™ Enlist®。最近批准的一种基于外源应用dsRNA的农药是Calantha®，其活性成分为Ledprona。这种可喷洒制剂旨在控制科罗拉多马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)(GreenLight )。这些得到认可的RNAi相关产品(无论是种子品种还是喷雾)应被归入概念实现阶段。

图4. 每年发布的RNAi应用的数量和开发状态(BRL)

虽然这些产品在RNAi技术的害虫控制方面代表了重大进步，但在开发方面仍有很长的路要走，特别是对于外源应用。然而，观察到对这些应用的开发越来越重视(图4)。然而，大多数研究的基础研究水平在中到低范围，表明需要进一步优化以推进产品开发的市场成熟。

RNAi农药的挑战与监管风险评估

基于文献研究，主要的挑战之一是确保持续的效能和安全性，主要是由于非目标效应和非目标生物的影响。在Vatanparast等人的出版物中，提到了缓解这些风险的策略，包括使用高度特异性的dsRNA和选择与非目标生物有最小同源性的目标基因。使用生物信息学工具来帮助识别潜在的非目标序列是至关重要的，但强调需要进行更多的实证研究以进行全面的风险评估。实施基于dsRNA的解决方案也需要稳定配方以增强细胞摄取并防止降解，并且需要对其对环境和人类影响进行逐案评估。根据现有文献，预计在不久的将来，特别是像喷雾应用这样的外源RNAi应用将会被开发出来用于商业化，并将在欧洲注册获得营销许可。此外，Vatanparast等人所述的转化协议和生产可负担得起的dsRNA的方法的开发，对于小型和大型农场广泛采用基于RNAi的害虫管理将是必不可少的。

从监管角度来看，RNAi技术必须经过严格的测试和批准流程，以评估其安全性、环境影响和有效性，这些流程在各个国家和地区有各自的框架。在欧盟，这些产品被分类为新类别的活性物质，并接受由欧洲食品安全局和各个会员国领导的两步批准程序。虽然目前还没有针对dsRNA类产品的具体指导文件，但正在制定数据要求的调整。公众接受度也仍然是一个挑战，因为人们对基因改造和可能的未知生态影响存在担忧。因此，管理这些挑战和监管风险对于农业中安全有效地应用RNAi至关重要。

全球RNAi农药开发技术新进展，少数产品已获市场初步认可