合成生物学技术驱动上海农业创新场景

　　  □首席记者贾佳

　　  今年9月初，在科技部和上海市人民政府共同主办的2024浦江创新论坛上，一项关于“RNA生物农药绿色制造”的参赛项目斩获全国颠覆性技术创新大赛最高奖“卓越奖”，奖项颁发给了硅羿科技（上海）有限公司创始人、上海交通大学农业与生物学院首席研究员唐雪明教授。奖项的授予，也让与会者的目光聚焦在对RNA生物农药的关注上。

　　  要理解RNA生物农药对国家农业生产和粮食安全意味着什么，要先认识我国农业绿色发展的未来走向。新一轮的科技革命和产业革命加速演进，被誉为第三次生物技术革命的合成生物学迎来全球化高速发展期。当前，国家对合成生物学研究支持力度大增，在2022年5月由国家发改委印发的《“十四五”生物经济发展规划》中，多次提及合成生物学在农业、医药、食品等领域的应用。尤其在农业领域，关于节能减排、病害防控、提升生长效率等绿色话题成为重点。今年6月，上海市政府办公厅发布的《关于加快推进本市农业科技创新的实施意见》中，也将合成生物学技术应用作为布局农业科技新赛道的重点方向之一，对挖掘生物制造潜力、推动农业绿色发展给予了很高的期待。

　　  合成生物学之于农业科技创新的推动，表现在生物育种、生物制造、食品营养与健康等诸多领域。近两年，在市农业农村委的支持下，不少科技创新项目正瞄准相关学科的技术创新和成果转化，积极为新赛道布局投石铺路，而像硅羿科技这样一些有竞争力的上海本土企业及科研团队犹如黑马，为上海农业新质生产力增添新动能。

　　  加快生物绿色农业布局

　　  “RNA生物农药在环境（土壤或水流）当中，基本在3－4天内就能降解。在可检测范围内，硅羿科技进行了多方面检测验证，结果表明，RNA生物农药的安全性能好，降解之后的残留很少，但速效性快，持药性长，它通过叶片进入到植物体内，在植物叶片甚至根茎中能够保留到20－30天，被国际同行喻为‘植物疫苗’。”唐雪明说。

　　  普遍来看，传统化学农药研发周期长，费用高，同时使用过程产生的环境污染，农作物易产生抗性等问题难以解决，对农业绿色可持续发展带来负面影响。唐雪明说，RNA生物农药的“颠覆性”在于，以RNA干扰的方式，靶向干扰宿主（昆虫或病菌）关键因子mRNA，实现对病虫害的精准灭杀。

　　  具体说来，就是通过细胞工厂或无细胞合成的方法，制备出具有特异性靶向宿主（昆虫或病菌）的dsRNA，直接作用于mRNA，作用时，大片段dsRNA会被多次切割，其中一个与靶标基因结合一次就会激发靶基因沉默；在自然环境中，dsRNA可实现快速降解，降解的产物还能作为植物生长的促进剂，被作物再次吸收，不仅环境友好还能促进增产。

　　  新技术的优势还在于，其研发周期仅3－6个月。目前，团队正从无到有地创制以纳米技术搭载RNA农药，以进一步提升农药的吸附能力，降低研发成本；同时，形成了基于AI智能算法靶点筛选技术平台和dsRNA生物规模化合成，进行制剂研发的全链路生产工艺。

　　  我国“十四五”全国农药产业发展规划中，首次将RNA生物农药列入优先发展规划。而国际上，像孟山都、拜耳、先正达等农化龙头企业，也更早落子布局，瞄准了对RNA生物农药关键核心技术的攻克。

　　  2017年，唐雪明创立硅羿科技时，看准了RNA干扰技术应用于农业绿色防控领域的巨大潜力空间。这是他在耶鲁大学从事博士后研究，到10年后在牛津大学担任客座教授时，持续关注并感到得心应手的技术领域。事实印证了他的判断，硅羿科技成为中国首家RNA生物农药高新技术企业。

　　  不过，从国际国内相关领域发展来看，仍然普遍缺乏产品研发标准，新材料获批和监管难度也很大。硅羿科技领跑于新赛道，主持制定了全球首个RNA生物农药的产业化标准，获得国内最早颁发的4张RNA农药“核酸干扰素”命名函，目前，已获得8张；也创制了全球第一个RNA杀菌剂和国内第一个RNA杀虫剂。

　　  在上海，除了像硅羿科技这样的“黑马”，同样瞄准以合成生物学来推动绿色农业技术革新的农业创新企业还有不少。位于崇明陈家镇的长三角农业硅谷科创企业孵化园，正加快对农业新兴产业和未来产业的布局。比如，康码高产（上海）生物有限公司基于全球领先的D2P蛋白制造技术，研发为农作物提供替代化肥的蛋白营养液生物肥料，已建成目前全球最大的体外合成蛋白质工厂；上海植科优谷生物技术有限公司也正进行RNA农药开发等。

　　  寻找更多农业应用突破点

　　  在上海市农业科学院生物技术研究所-农业合成生物学研究中心，有我国最早成立的从事农业合成生物学研究团队。近来，在市农业农村委科技创新项目支持下，团队创始人姚泉洪研究员正带领团队着手一项新课题，以水稻种子反应器为平台创制富含麦角硫因的稻米。

　　  麦角硫因是一种天然氨基酸，能够清除自由基、有抗氧化、抗衰老、抗辐射等多种生理功能。该课题相关负责人彭日荷介绍，水稻种子合成麦角硫因，不存在人类病原或微生物毒素等安全顾虑，且在稻种中的生物活性物质比较稳定，有望让麦角硫因生产变得简单、经济，同时提升稻米附加值。

　　  事实上，这样的科研创新并非只是在植物中合成营养成分的简单逻辑。在研究团队眼中，水稻被喻为“植物细胞工厂”，他们通过寻找或改造植物底盘，找到合适的“植物细胞工厂”，从而借助其丰富的酶库、各种细胞区室及其高度发达的细胞内膜系统，实现复杂的生物合成。

　　  在国内，青蒿素和紫杉醇的商业化生产就成为典型案例，证明了合适的植物底盘作为“植物细胞工厂”在植物活性天然产物生产中的重要作用。而在上海，姚泉洪团队通过合成生物学技术，以水稻种子为底盘，创制出了富含β-胡萝卜素的金水稻、甜菜红素水稻、高含量虾青素稻米、核黄素稻米、叶酸水稻和Vc稻米等；以毕赤酵母为底盘创制出了高比活耐高温饲用植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等重要饲料酶工程菌种；以大肠杆菌为底盘研制获得一步法生产Vc、VB2、天然抗癌物质terrequinoneA、抗衰老物质NMN、助眠物质褪黑素以及完全降解各种有机污染物工程菌种。

　　  这些看似繁复的成果的取得，对高附加值农作物生产和健康生活品质改善有重要影响。目前，该团队正在促进相关科技成果转化，这也是商业化生产所看中的重要价值。

　　  近两年，合成生物学技术推动农业科研创新，其显示度不断提升。新形势下，合成生物学农业交叉学科建设正积极推进，更大程度鼓励高校、科研院所和企业开展产学研协同创新，并通过跨学科、跨领域的专家引进，引育一批生物育种、生物制造等顶尖科学家及创新团队。

　　  今年以来，浦东的张江种谷、崇明的长三角农业硅谷和奉贤的上海农业科创谷等产业园区的落地和错位发展持续收获关注热度，一批生物育种、生物制造的农业企业和科研团队作为“隐形冠军”引驻，其创新项目也引来期待，这些为推动未来农业的绿色转型升级，形成新兴农业产业链打下潜在基础。