基于RNAi的杀螨剂：迈向作物和蜂箱中新型害螨管理工具的商业化之路

RNAi技术作为新型杀螨剂应用于农业害螨和蜂螨Varroa destructor，通过靶向特异性基因实现高效控制，兼具环境友好和低风险优势。

肯·纳尔瓦（Ken Narva）| 埃里克·戈登（Eric Gordon）| 埃姆雷·伊纳克（Emre İnak）| 史蒂文·史密斯（Steven Smith）| 肖恩·惠普尔（Sean Whipple）| 布莱恩·曼利（Brian Manley）| 乔萨娜·莫雷拉·多·纳西门托（Joseane Moreira do Nascimento）| 弗拉基米尔·朱罗夫（Vladimir Zhurov）| 维纳亚克·辛格（Vinayak Singh）| 克里斯蒂·布鲁因斯玛（Kristie Bruinsma）| 纳菲耶·科奇-伊纳克（Nafiye Koç-İnak）| 米奥德拉格·格布奇（Miodrag Grbic）| 乌穆特·托普拉克（Umut Toprak）| 沃伊西斯拉瓦·格布奇（Vojislava Grbic）

GreenLight Biosciences，美国北卡罗来纳州研究三角园区，邮编27709

摘要：

螨虫通过直接取食作物以及由于蜜蜂寄生虫对蜂群健康的负面影响而间接降低授粉服务，导致严重的农业损失。此外，螨虫以对抗化学控制方法产生抗性而臭名昭著，这迫切需要新的作用机制的杀螨剂用于综合害虫管理计划。在过去十年中，人们为重要的农业害虫和寄生螨虫开发基于RNAi的杀螨剂做出了重大努力，这些研究成果将基础研究转化为实际应用，为种植者和养蜂人提供了潜在的新解决方案。高质量基因组数据的可用性使得能够识别出对RNAi敏感的螨虫基因靶点，从而限制了对有益生物的影响。对螨虫中RNAi机制的详细研究为田间控制螨虫提供了实用的方法。最近，低成本的大规模双链RNA（dsRNA）生产技术的开发克服了喷雾型RNA产品的障碍，推动了RNAi杀螨剂向商业化发展的进程。本文综述了迄今为止在开发基于RNAi的杀螨剂方面的进展，这些杀螨剂旨在控制重要的农业害虫蜘蛛螨和蜜蜂寄生虫Varroa destructor。

引言

自RNA干扰（RNAi）作为基因表达调节工具被发现以来，它已成为逆向遗传学分析基因功能以及医学治疗和农业应用中的有前景的技术。RNAi最初在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中被发现（Fire等人，1998年），随后很快在黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中也得到了验证（Kennerdell和Carthew，1998年），并逐渐发展成为一种适用于多种生物的强大实验和应用工具。在农业昆虫学领域，其应用范围从功能基因组学到特定物种的害虫控制策略（Bellés，2010年；Christiaens等人，2020年；Toprak等人，2013年）。

RNAi要求dsRNA与目标害虫基因之间的核苷酸序列具有高度一致性，这使得它作为杀虫剂使用时具有高度特异性，并且对非目标生物的影响最小（Chen和De Schutter，2024年；De Neef等人，2025年；Sun等人，2023年）。这一特点使其优于传统化学杀虫剂，后者通常会影响更广泛的生物类群。由于RNA在脊椎动物体内不易被吸收且环境稳定性差，加上RNA快速降解，进一步降低了其对人类健康的潜在风险（Bachman等人，2020年；Devisetty等人，2025年）。由于RNAi杀虫剂具有不同于传统化学杀虫剂的作用机制，因此有望成为害虫抗性管理的重要工具（Narva等人，2025b）。

总体而言，RNAi具有巨大的转化潜力，可以应用于多种平台。它可以被整合到叶面喷雾中用于田间使用（Rodrigues等人，2021年），或在转基因作物中表达（Baum等人，2007年；Mao等人，2007年；Shin等人，2020年；Zhang等人，2025年）。近年来，针对害虫的喷雾型或局部应用的RNAi生物农药正在研发中。2023年，第一款商业化的喷雾型RNAi杀虫剂Calandtha™在美国上市，用于控制科罗拉多马铃薯甲虫（Leptinotarsa decemlineata，CPB）（Narva等人，2025a；Rodrigues等人，2021年）。Calandtha™通过化学灌溉、地面施用或空中喷洒等方式每周施用一次即可有效。因此，它可以很容易地融入种植者的产品轮换计划中。

与其他在环境中相对不稳定的dsRNA一样（Bachman等人，2020年），Calandtha™中的活性成分ledprona在几天内就会降解，且对非目标节肢动物没有影响（Narva等人，2025a；Wenninger等人，2025年）。Calandtha™最适合在CPB早期幼虫密度或取食损害接近经济阈值时使用。它展示了大规模生产dsRNA以控制害虫的技术和经济可行性（Narva等人，2025a）。虽然Calandtha™为未来RNAi生物农药的发展树立了重要标杆，但每种RNAi杀虫剂都必须根据目标害虫的独特特性进行定制。

除了昆虫之外，螯肢动物——第二大陆地动物群体——中也包含一些对农作物生产和养蜂业最具破坏性的害虫。这一点从全球杀螨剂销售额达到10亿美元可以看出（Van Leeuwen等人，2015年）。其中，二斑叶螨Tetranychus urticae（TSSM）、欧洲红螨Panonychus ulmi和柑橘红螨Panonychus citri是通过取食造成农业损害的主要螨虫害虫，而寄生螨如Varroa destructor和Tropilaelaps spp.则威胁着蜜蜂的健康和授粉服务（Chantawannakul等人，2018年；Van Leeuwen等人，2015年；Warner等人，2024年）。TSSM对超过96种活性成分具有抗性，全球已有超过500例抗性案例（De Rouck等人，2023年；Mota-Sanchez和Wise，2025年）。由于它们的小体型和快速繁殖能力，加上普遍存在的农药抗性，使得用传统方法管理它们特别困难。除了植食性螨虫外，外寄生螨Varroa destructor被认为是对全球养蜂业最具破坏性的威胁。Varroa螨主要以西方蜜蜂（Apis mellifera）的脂肪体组织为食，而繁殖型雌螨则主要以蛹的血淋巴为食（Han等人，2024年），尽管单独喂食血淋巴时无法存活（Ramsey等人，2019年）。Varroa螨是诸如变形翅病毒（DWV）和急性蜜蜂麻痹病毒（ABPV）等病毒的有效传播媒介（Lamas和Evans，2024年）。其快速繁殖、在蜂群间的传播以及对杀螨剂的广泛抗性（Bahreini等人，2025年；Bertola和Mutinelli，2025年；Erdem等人，2024年）促使人们寻找新的、对蜜蜂安全的控制策略。随着美国对用于控制Varroa螨的主要杀螨剂胺替拉唑的抗性迅速增加（Lamas等人，2025年），RNAi作为一种高度特异性的方法应运而生。因此，近年来，利用RNAi控制螨虫害虫的应用受到了越来越多的关注。Niu等人（2018年）首次系统地总结了RNAi在螨虫中的应用，讨论了靶基因、递送方法和田间实施的潜力。本文回顾了两种针对重要农业害虫和寄生螨的RNAi杀螨剂的商业开发情况。其中一种名为vadescana（针对寄生螨Varroa destructor）（McGruddy等人，2024年）的杀螨剂已于2025年9月获得美国环境保护署（EPA）的注册批准（https://www.regulations.gov/docket/EPA-HQ-OPP-2023-0558）。

RNAi在植食性螨虫中的可行性

首次证明dsRNA能在TSSM中诱导基因沉默的研究（Khila和Grbić，2007年）表明这项技术有可能控制这种难以控制的农业害虫。一些昆虫肠道中存在的dsRNase会降低dsRNA的效果（Cooper等人，2019年），但在TSSM的基因组中不存在（Grbić等人，2011年），这进一步支持了RNAi用于螨虫控制的潜力。尽管初步研究仅证明了基因敲低的效果，但后续研究进一步证实了这一潜力。

针对Varroa螨的RNAi商业开发的可行性和潜在靶基因的识别

Campbell等人（2010年）首次证明了Varroa螨在接触dsRNA后能够产生RNAi反应。过去十年中，RNAi研究针对了Varroa destructor参与发育、繁殖、代谢、结构完整性、蛋白质周转和神经功能的多种基因。这些基因包括发育调节因子如daughterless（Da）和卵黄生成蛋白（Vg1、Vg6）；以及代谢酶如乙酰辅酶A羧化酶（ACC）等。

结论与未来方向

RNAi是一种在真核生物中普遍存在的高度特异性的自然基因调控机制。利用dsRNA的生物农药代表了农业和养蜂业中传统杀螨剂之外的新型作用机制。dsRNA具有多种特性，使其成为可持续、环保的生物农药：基于核苷酸序列的高度特异性、在环境中的快速降解以及低风险的安全性。

CRediT作者贡献声明

克里斯蒂·布鲁因斯玛（Kristie Bruinsma）： 形式分析。维纳亚克·辛格（Vinayak Singh）： 形式分析。纳菲耶·科奇-伊纳克（Nafiye Koç-İnak）： 数据整理。肖恩·惠普尔（Sean Whipple）： 形式分析。史蒂文·史密斯（Steven Smith）： 形式分析。弗拉基米尔·朱罗夫（Vladimir Zhurov）： 形式分析，数据整理。乔萨娜·莫雷拉·多·纳西门托（Joseane Moreira do Nascimento）： 形式分析。乌穆特·托普拉克（Umut Toprak）： 写作——审稿与编辑，初稿撰写，概念构思。肯·纳尔瓦（Ken Narva）： 写作——审稿与编辑，初稿撰写，资金筹集，概念构思。米奥德拉格·格布奇（Miodrag Grbic）： 写作——审稿与编辑，写作

未引用的参考文献

Li等人，2025年；Price等人；Rawn等人；Wang等人，2025年；Yang等人，2024年；Yoon等人，2021年；Zhang等人，2025年。

利益冲突声明

Kenneth Narva、Eric Gordon、Steven Smith、Brian Manley和Sean Whipple受雇于GreenLight Biosciences公司，该公司开发了ledprona、Calandtha™、vadescana和NorroaTM等产品。

致谢

本出版物是NextGenBioPest项目的一部分，该项目由K. N.、M. G.和V. G.负责，并获得了欧盟“Horizon Europe”研究与创新计划（项目编号101136611）的资助。然而，所表达的观点仅代表作者本人，并不一定反映欧盟或欧洲研究执行局（REA）的立场。欧盟或资助机构对此不承担任何责任。