農民與昆蟲間的百年戰役
蟲子吃草，天經地義。然而，自從人類開始耕作以來，我們就試圖阻止這種現象的發生。最初，人們用網子將植物圍起來以防止昆蟲入侵，但這並不足以解決問題，蟲害開始在網子內蔓延。於是，殺傷力驚人的化學農藥被廣泛使用來殺死害蟲。然而，隨著時間的推移，一些昆蟲開始對農藥產生抵抗力。
為了用更大量的農藥對抗這些抗藥性的昆蟲，人們甚至採用了基因轉錄技術，將抗農藥的基因植入蔬菜中，使作物在噴施大量農藥時不受損傷。同時，化學農藥的使用強度也不斷提升，以期在這場持久戰中取得勝利。這場農業與昆蟲之間的對抗持續至今，成為了農業生產中的一大挑戰。隨著對環境和健康的關注增加，尋求更環保、更安全的害蟲控制方法成為了未來發展的方向。在北半球，科羅拉多馬鈴薯甲蟲正肆虐著各處農田，每年造成超過五億美元的農產品損失。
自1930年以來，人類便開始使用殺蟲劑來對抗這種害蟲，甚至可以說科羅拉多馬鈴薯甲蟲是推動化學殺蟲劑研究的重要動力。從那時起，它對一種又一種化合物產生了免疫，現在已經對超過50種殺蟲劑產生了抗性，農民與化學家早已對其束手無策。
對番茄、馬鈴薯、茄子等作物帶來巨大損失的科羅拉多馬鈴薯甲蟲 圖/pixabay
RNAi 農藥開啟新的戰場
然而，生物學家卻帶來了新的希望。由GreenLight Biosciences公司推廣的農藥Calantha，經過四年的審查後，於今年一月獲得了美國環境保護署 (EPA) 的批准，為這場戰役帶來了新的曙光。
Calantha 為 GreenLight Biosciences 所發展出的 RNA 干擾農藥 圖/GREENLIGHT BIOSCIENCES
Calantha 是一種基於 RNA 干擾 (RNAi) 機制所開發的農藥。RNAi 是一種利用小分子 RNA 來靜默特定基因片段的生物機制。通常，RNA 在單股形式下發揮作用，而當細胞內出現雙股 RNA 時，細胞會將其識別為異常，並將其分解，以防止其引發其他下游反應。Calantha 正是利用這一原理來對抗害蟲。當昆蟲食用了噴灑在植物表面的 Calantha 後，這些雙股 RNA 會在昆蟲體內被切割成小片段的單鏈 RNA。這些小片段的 RNA 隨後會與害蟲體內重要的 RNA 結合，形成失去功能的雙股 RNA，最終達到殺死害蟲的效果。
這一技術的優點在於，小片段 RNA 具有高度專一性，能夠精準地針對特定害蟲，而不會對其他非目標生物造成影響。此外，這種方法還減少了傳統化學農藥的使用量，對環境和人類健康的影響也相對較小。隨著 RNAi 技術的深入研究，這類基於 RNA的農藥有望成為未來農業害蟲控制的重要工具。
RNAi 技術具高度專一性，不會對其他物種造成影響 圖/pixabay
生命總會找到出路。即使是看似無解的RNAi農藥，昆蟲也總會找到方法來突破。田納西大學的博士生Swati Mishra 將科羅拉多馬鈴薯甲蟲不斷暴露於RNAi 農藥中，結果發現，經過11代後，這些甲蟲顯著減少了對殺蟲劑的吸收，從而減少了殺蟲劑對其的影響。這敲響了警鐘，即使發展出了新式抗蟲方法，也需要謹慎使用。因此，發展出 Calantha 農藥的GreenLight Biosciences公司也呼籲農民，交替使用 RNAi 農藥與其他防治方法，減少抗病性的發生。
結論
RNAi農藥代表了一種革新性的害蟲控制方法，具備精準、無毒的優勢，有望成為未來農業的關鍵工具。然而，為了防止害蟲進化出新的抗性，也必須謹慎使用這些新技術。通過交替使用RNAi農藥與其他防治方法，農民可以有效減少昆蟲產生抗藥性的風險，保護農作物免受害蟲侵害。同時，持續的研究和發展將進一步提升這些農藥的效果，為農業提供更加安全和永續的解決方案。
延伸閱讀
參考資料
Mishra, S. et al. 2021. Selection for high levels of resistance to double-stranded RNA (dsRNA) in Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say) using non-transgenic foliar delivery. Scientific reports 11:6523.
Palli, S. R. 2023. RNAi turns 25: contributions and challenges in insect science. Frontiers in Insect Science 3:1209478.
