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Take Home Message
•傳統化學農藥雖有防治效果，但也帶來環境汙染及抗性問題。基因農藥運用RNAi技術，能更精準、高效地防治害蟲。
•基因農藥透過將雙股RNA放入害蟲體內並誘發RNAi機制關閉重要基因的方式，達到防治害蟲的效果。主要有寄主誘導、病毒誘導、噴霧誘導三種方式。
•雖有成功案例，但基因農藥仍面臨核酸片段穩定性和專一性的挑戰。透過奈米載體保護和序列設計，有望克服並廣泛運用於作物保護。

 
農業的發展就像是一場人類與害蟲之間的軍備競賽。20世紀之前，人類多使用自然界中的有毒物質對付害蟲，例如硫、砷、毒魚藤、樟腦等；20世紀後，各式新興的有機合成殺蟲劑出現，為農作物生產帶來更強大的保護罩。然而，化學農藥的負面影響也開始受到眾人的注目，由於大部分化學農藥在消滅害蟲後仍會長期殘留於土壤中，並隨著食物鏈累積在生態系，容易對非標的生物造成不可抹滅的死傷。此外，使用化學農藥也令害蟲族群開始產生抗藥性，使得農民必須提高農藥用量與毒性才能繼續壓制蟲害，導致農業、害蟲與生態系一同落入惡性循環之中。
 

農業害蟲管理的新方法—RNAi基因農藥

隨著環境友善風潮興起，現行主流利用「害蟲綜合防治管理」（integrated pest management, IPM）制定更全面的戰略。IPM的核心觀念為「利用多樣化的防治策略以降低農業對化學藥劑的依賴性」，其中包含田間管理、物理防治、天敵防治、生物農藥等提升蟲害防治效果的手段。隨著愈來愈多的科學研究與生物科技技術發展，新型「基因農藥」登場。相較於生物農藥利用微生物或是動植物的萃取物，基因農藥最主流的策略是利用RNA干擾技術（RNA interference, RNAi），更精準地使用核酸片段，達到蟲害防治的功效。
 
基於RNAi的概念，在科學家理解哪些目標基因對於害蟲的生存至關重要後，基因農藥能利用基因沉默的原理關閉害蟲的目標基因，使得害蟲衰弱或死亡。基因農藥的第一步是讓設計完成的雙股RNA（double-stranded RNA, dsRNA）進入目標害蟲體內。然後在害蟲體內一種被稱作「Dicer」的核酸內切酶（endonuclease）會將這些dsRNA分解成小片段的siRNA（small/short interfering RNA, siRNA）。接著，siRNA與Argonaute蛋白（Argonaute protein,Ago）、相關蛋白質（RISCassociated proteins）結合，形成RISC複合物（RNA-inducedsilencingcomplex）。此時複合體會搜尋並分解siRNA互補的目標mRNA序列，達到抑制該段序列表現的效果，最終影響此害蟲的生理表現（圖一）。……【更多內容請閱讀科學月刊第655期】

圖一｜RNAi機制（資料來源：作者提供）
設計完成的dsRNA進入害蟲體內後，害蟲體內Dicer將dsRNA分解成小片段的siRNA。接著siRNA、Ago、相關蛋白質結合形成RISC的複合物將分解siRNA互補的目標序列，影響此害蟲的生理表現。