■本报记者 常凯 山西省是全国害虫重发省份之一，为了应对这一灾害，大量的化学农药被应用于农业生产中，长期的化学防治导致害虫抗药性日益严重、防治效果持续下降，对我省作物优质增产构成了巨大威胁，还造成了环境污染及农药残留等问题，危害到人类健康。因此，研发害虫绿色防控新技术及绿色农药新产品成为当今植保科技工作者的重要使命。针对这一需求，2022年核酸生物农药山西省重点实验室（以下简称“实验室”）应运而生。实验室围绕山西省农作物主要害虫核酸绿色精准防控，开展基础研究与应用基础研究，提升了我省害虫高效绿色防控、技术创新与推广应用能力，有力地推动了我省乃至全国核酸生物农药产业发展。

用科技推动虫害绿色防控

农药是现代农业保障粮食安全的重要“武器”。数据显示，我国每年各类病虫害造成经济损失超千亿元，而通过使用农药，每年可挽回粮食产量损失达1400亿千克。由此可见，作为重要的农业生产资料，农药在保障农业增产增收方面发挥了重要作用。然而，传统化学农药像一把“双刃剑”，在控制病虫害的同时，对空气、水体、土壤等环境和生物产生污染。因此，研发对人类健康安全无害，对环境友好的绿色农药就成为现代农业“提质增效”的关键。

为适应我省现代农业发展以及农药减量增效国家重大需求，实验室依托山西大学应用生物学研究所、山西大学合成生物学学院及ESI全球排名前1%学科（植物与动物学、农业科学）等资源优势，积极开展核酸生物农药研究与技术开发，承担国家自然科学基金重点项目、科技部重点研发中埃国际合作项目、国家自然科学基金中德国际合作项目等国家级重点项目10余项。依托这些研究项目，实验室逐渐发展成为集害虫蜕皮发育机制研究、杀虫核酸分子靶标设计、核酸农药生物合成、核酸防控技术创新与示范为一体的综合研发平台，为害虫核酸绿色精准防控提供前沿技术，为构建我省经济高效、智能安全的绿色农药产业技术体系打下坚实基础。

精确定位害虫基因弱点

“‘核酸’作为生命的最基本物质之一，在害虫防治领域有着重要作用。2008年，国际上就首次提出基于RNA干扰的害虫防治新理念，其具有杀虫靶标专一性和环境安全友好性等特点，后被国际公认为是新一代杀虫剂的核心技术。研制核酸生物农药，首先需要找到相应的分子靶标，这样才能做到有的放矢，为此近些年国际上很多团队加入了这场分子靶标研发争夺战中，而我们实验室前期在这方面取得了不少进展。”实验室主任张建珍教授介绍道。

▲实验室科研

实验室负责人将这场靶标争夺战描述得十分轻松，实际上，要寻找到合适的分子靶并不容易。原创性分子靶标发现被列为中国科协发布的60个重大科学问题和工程技术难题之一，也是中国科学院和中国工程院发布的农业领域中的卡脖子问题之一。为了突破这一瓶颈，实验室围绕我国粮食和经济作物重大虫害防控需求和核酸农药创制过程中的相关难题，聚焦害虫蜕皮发育过程中的关键基因，在害虫表皮发育与调控、功能基因研究、杀虫机理及新靶标挖掘、转基因抗虫植物、虫生真菌、害虫生物防治等方面建立了系统研究体系，形成了害虫蜕皮发育机制、杀虫核酸分子靶标设计、核酸农药生物合成、核酸防控技术创新与示范等四个主要研究方向。

截至目前，实验室已初步建立了完整的靶标发掘、功能解析及原创性核酸农药靶标研发技术平台，助力解决绿色农药靶标鉴定与创制过程中的技术瓶颈问题，为我省乃至我国核酸农药创制提供了众多原创性分子靶标，加快了核酸农药知识和技术创新体系的发展进程，使我省绿色核酸农药创制研究在总体上达到了国内同行一流水平，并在国际上具有较强的影响力。

让科研成果服务实际生产

得益于在RNA干扰害虫治理方面持续创新研究，实验室积累了丰富的研究经验，并构建了一系列技术平台，取得了系列研究成果。实验室先后承担国家自然科学基金重点项目“重要农业害虫RNA干扰效率差异机制研究”，科技部国家重点研发计划项目——政府间国际科技创新合作专项“纳米核酸农药制备及其在害虫防治中的应用”、国家十三五重点研发项目骨干课题“昆虫RNA干扰靶基因筛选及作用机制研究”、国家十四五重点研发项目骨干课题“害虫特有生物合成途径关键膜蛋白及其三维结构”和“飞蝗型变机理与操纵”等国家级重点类项目。

▲杀虫分子靶标在害虫防治中的应用

其中，“纳米核酸农药制备及其在害虫防治中的应用”是2023年度获批的科技部重点研发项目，该项目在前期获得杀虫dsRNA分子靶标的基础上，实验室重点解决核酸农药的稳定性和递送问题，通过中埃合作，获得荷载核酸量高的天然纳米材料，将前沿的纳米技术和RNA干扰技术结合，研发了纳米核酸农药，跻身国际核酸农药赛道，提升了我国在植保领域的国际地位及在一带一路国家中的引领带动作用。

目前，实验室针对飞蝗、蚜虫、玉米螟、小地老虎和叶甲等重要农业害虫进行RNA干扰研究，获得了大量可应用到农业生产中进行害虫防控的核酸靶标分子，已获批授权发明专利15项，其中转化3项，发表相关研究论文50余篇。研究成果提升了我省农业整体科研水平和综合竞争力，为核酸农药的研发创制和推广应用提供了重要的技术支撑。

为核酸农药产业铺平道路

张建珍说：“核酸农药已被公认为农药发展史上的第三次革命，作为一种新型的有害生物防治策略，核酸农药本身技术虽然‘年轻’，却有着极大的发展潜力，面对这一科技领域的新兴事物，我们科研人员需要开拓视野，与同行一起寻求技术突破。因此实验室积极推动科技创新和国际合作交流，促进科技成果转化落地，促进农业害虫绿色防控前沿技术的发展，推进绿色核酸农药生物合成、产品研发与示范，推动核酸生物农药产业化、规模化应用，深化核酸农药领域产学研融合，让科技创新成果服务于绿色农业发展。”

▲省政协领导听取核酸生物农药研发进展

目前，在团队科研人员的共同努力下，实验室与美国堪萨斯州立大学建立了长期的合作交流，围绕害虫RNA干扰机制开展了系列研究，研究目前处于国内领先和国际一流水平。在国家自然科学基金委中德国际合作项目和国际交流项目的资助下，实验室与德国图宾根大学等单位合作，开展了害虫表皮发育机制研究，共同发现了多个用于核酸生物农药研发的杀虫分子靶标。此外，实验室还与埃及亚历山大大学等单位围绕高效杀虫分子靶标运载体系的建立开展国际合作，加快了纳米核酸农药的研发，提升了中埃双方在植保领域的国际竞争力。

随着实验室科研成果持续产出，为我省核酸生物农药产业建设铺平了道路。实验室将进一步在战略性、关键性重大技术领域深入研究，争取更大突破，以成果转化破解地方发展瓶颈，让科技创新引领高质量发展，为核酸生物农药产业化和害虫绿色防控提供技术储备和人才支撑，为山西加快转型发展、奋进“两个基本实现”目标提供科技和智力支撑。