今年9月初，在科技部和上海市人民政府共同主辦的2024浦江創新論壇上，一項關于“RNA生物農藥綠色制造”的參賽項目斬獲全國顛覆性技術創新大賽獲獎“卓越獎”，獎項頒發給了硅羿科技（上海）有限公司創始人、上海交通大學農業與生物學院研究員唐雪明教授。獎項的授予，也讓與會者的目光聚焦在對RNA生物農藥的關注上。

  要理解RNA生物農藥對國家農業生產和糧食安全意味著什么，要先認識我國農業綠色發展的未來走向。新一輪的科技革命和產業革命加速演進，被譽為第三次生物技術革命的合成生物學迎來全球化高速發展期。當前，國家對合成生物學研究支持力度大增，在2022年5月由國家發展改革委印發的《“十四五”生物經濟發展規劃》中，多次提及合成生物學在農業、醫藥、食品等領域的應用。尤其在農業領域，關于節能減排、病害防控、提升生長效率等綠色話題成為重點。今年6月，上海市政府辦公廳發布的《關于加快推進本市農業科技創新的實施意見》中，也將合成生物學技術應用作為布局農業科技新賽道的重點方向之一，對挖掘生物制造潛力、推動農業綠色發展給予了很高的期待。

  合成生物學之于農業科技創新的推動，表現在生物育種、生物制造、食品營養與健康等諸多領域。近兩年，在市農業農村委的支持下，不少科技創新項目正瞄準相關學科的技術創新和成果轉化，積極為新賽道布局投石鋪路，而像硅羿科技這樣一些有競爭力的上海本土企業及科研團隊猶如黑馬，為上海農業新質生產力增添新動能。

  加快生物綠色農業布局

  “RNA生物農藥在環境（土壤或水流）當中，基本在3－4天內就能降解。在可檢測范圍內，硅羿科技進行了多方面檢測驗證，結果表明，RNA生物農藥的安全性能好，降解之后的殘留很少，但速效性快，持藥性長，它通過葉片進入到植物體內，在植物葉片甚至根莖中能夠保留到20－30天，被國際同行喻為‘植物疫苗’。”唐雪明說。

  普遍來看，傳統化學農藥研發周期長，費用高，同時使用過程產生的環境污染，農作物易產生抗性等問題難以解決，對農業綠色可持續發展帶來負面影響。唐雪明說，RNA生物農藥的“顛覆性”在于，以RNA干擾的方式，靶向干擾宿主（昆蟲或病菌）關鍵因子mRNA，實現對病蟲害的滅殺。

  具體說來，就是通過細胞工廠或無細胞合成的方法，制備出具有特異性靶向宿主（昆蟲或病菌）的dsRNA，直接作用于mRNA，作用時，大片段dsRNA會被多次切割，其中一個與靶標基因結合一次就會激發靶基因沉默；在自然環境中，dsRNA可實現快速降解，降解的產物還能作為植物生長的促進劑，被作物再次吸收，不僅環境友好還能促進增產。

  新技術的優勢還在于，其研發周期僅3－6個月。目前，團隊正從無到有地創制以納米技術搭載RNA農藥，以進一步提升農藥的吸附能力，降低研發成本；同時，形成了基于AI智能算法靶點篩選技術平臺和dsRNA生物規模化合成，進行制劑研發的全鏈路生產工藝。

  我國“十四五”全國農藥產業發展規劃中，將RNA生物農藥列入優先發展規劃。而國際上，像孟山都、拜耳、先正達等農化龍頭企業，也更早落子布局，瞄準了對RNA生物農藥關鍵核心技術的攻克。

  2017年，唐雪明創立硅羿科技時，看準了RNA干擾技術應用于農業綠色防控領域的巨大潛力空間。這是他在耶魯大學從事博士后研究，到10年后在牛津大學擔任客座教授時，持續關注并感到得心應手的技術領域。事實印證了他的判斷，硅羿科技成為中國RNA生物農藥高新技術企業。

  不過，從國際國內相關領域發展來看，仍然普遍缺乏產品研發標準，新材料獲批和監管難度也很大。硅羿科技新賽道，主持制定了全球首個RNA生物農藥的產業化標準，獲得國內頒發的4張RNA農藥“核酸干擾素”命名函，目前，已獲得8張。

  在上海，除了像硅羿科技這樣的“黑馬”，同樣瞄準以合成生物學來推動綠色農業技術革新的農業創新企業還有不少。位于崇明陳家鎮的長三角農業硅谷科創企業孵化園，正加快對農業新興產業和未來產業的布局。比如，康碼高產（上海）生物有限公司基于全球的D2P蛋白制造技術，研發為農作物提供替代化肥的蛋白營養液生物肥料，已建成目前全球體外合成蛋白質工廠；上海植科優谷生物技術有限公司也正進行RNA農藥開發等。

  尋找更多農業應用突破點

  在上海市農業科學院生物技術研究所-農業合成生物學研究中心，有我國較早成立的從事農業合成生物學研究團隊。近來，在市農業農村委科技創新項目支持下，團隊創始人姚泉洪研究員正帶領團隊著手一項新課題，以水稻種子反應器為平臺創制富含麥角硫因的稻米。

  麥角硫因是一種天然氨基酸，能夠清除自由基、有抗氧化、抗衰老、抗輻射等多種生理功能。該課題相關負責人彭日荷介紹，水稻種子合成麥角硫因，不存在人類病原或微生物毒素等安全顧慮，且在稻種中的生物活性物質比較穩定，有望讓麥角硫因生產變得簡單、經濟，同時提升稻米附加值。

  事實上，這樣的科研創新并非只是在植物中合成營養成分的簡單邏輯。在研究團隊眼中，水稻被喻為“植物細胞工廠”，他們通過尋找或改造植物底盤，找到合適的“植物細胞工廠”，從而借助其豐富的酶庫、各種細胞區室及其高度發達的細胞內膜系統，實現復雜的生物合成。

  在國內，青蒿素和紫杉醇的商業化生產就成為典型案例，證明了合適的植物底盤作為“植物細胞工廠”在植物活性天然產物生產中的重要作用。而在上海，姚泉洪團隊通過合成生物學技術，以水稻種子為底盤，創制出了富含β-胡蘿卜素的金水稻、甜菜紅素水稻、高含量蝦青素稻米、核黃素稻米、葉酸水稻和Vc稻米等；以畢赤酵母為底盤創制出了高比活耐高溫飼用植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等重要飼料酶工程菌種；以大腸桿菌為底盤研制獲得一步法生產Vc、VB2、天然抗癌物質terrequinone A、抗衰老物質NMN、助眠物質褪黑素以及完全降解各種有機污染物工程菌種。

  這些看似繁復的成果的取得，對高附加值農作物生產和健康生活品質改善有重要影響。目前，該團隊正在促進相關科技成果轉化，這也是商業化生產所看中的重要價值。

  近兩年，合成生物學技術推動農業科研創新，其顯示度不斷提升。新形勢下，合成生物學農業交叉學科建設正積極推進，更大程度鼓勵高校、科研院所和企業開展產學研協同創新，并通過跨學科、跨領域的專家引進，引育一批生物育種、生物制造等科學家及創新團隊。

  今年以來，浦東的張江種谷、崇明的長三角農業硅谷和奉賢的上海農業科創谷等產業園區的落地和錯位發展持續收獲關注熱度，一批生物育種、生物制造的農業企業和科研團隊引駐，其創新項目也引來期待，這些為推動未來農業的綠色轉型升級，形成新興農業產業鏈打下潛在基礎。