近日，suncitygroup太阳集团张建珍教授团队与中国农科院环发所曾章华研究员联合在国际著名期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.2，一区Top）发表了题为“Poly-L-lysine functionalized melanin nanocarrier boosts dsRNA delivery and RNAi efficiency in the migratory locust” 的最新成果，研发了一种聚赖氨酸（PLL）功能化黑色素纳米载体（MNP-PLL），成功解决了RNA 农药递送问题，显著提高飞蝗 RNAi 效率和死亡率，且对蜜蜂、斑马鱼等非靶标生物无毒性，为重大农业害虫RNA农药绿色防控提供了全新技术路径。

飞蝗（Locusta migratoria）是重要的世界性农业害虫，严重威胁粮食安全。传统化学农药不仅易使其产生抗药性，还会污染环境、伤害天敌和其他非靶标生物。被《科学》杂志评为 2024 年十大科学突破的 RNA生物农药，因精准靶向、绿色安全备受瞩目，但 dsRNA 易降解、细胞摄取效率低，严重制约其产业化应用。

技术突破：黑色素纳米载体，dsRNA 的 “全能护航舰”

RNA农药的核心是dsRNA，它能精准沉默害虫关键基因（如飞蝗蜕皮必需的几丁质酶 LmCht10 基因），但裸 dsRNA 进入环境后，易被紫外线、核酸酶等降解，且难以穿透害虫细胞膜。太阳成集团团队研发的 MNP-PLL 纳米载体，堪称专为 dsRNA 量身打造的护航专家。

1. 天然来源，安全无毒

载体核心材料黑色素源于天然多巴胺，生物相容性强，经生物可降解的聚 L - 赖氨酸修饰，最终产物可被生物酶分解为无毒小分子。急性毒性测试显示，即使按国标最高剂量（蜜蜂：100 μg/头、斑马鱼：100 mg/L）处理，非靶标生物可正常发育，组织切片未发现损伤，解决了纳米材料的生物安全及环境残留问题。

2. 三重防护，延长 dsRNA “寿命”

抗酶解：裸 dsRNA 在飞蝗中肠液中 10 分钟内完全降解，而 MNP-PLL/dsRNA 复合物可稳定存在 90 分钟以上，为发挥作用争取充足时间；

耐温变：在 4℃、25℃、42℃环境中储存 30 天，dsRNA 仍保持完整，突破了 RNAi 农药储存运输的温度限制；

抗紫外线：紫外线照射 7 小时后仍能维持活性，解决了田间喷雾时 dsRNA 易被紫外线降解的难题。

3. 多途径内吞，提升细胞摄取效率

与传统纳米载体壳聚糖等不同，MNP-PLL/dsRNA 能同时激活网格蛋白介导、小窝蛋白介导和巨胞饮三条内吞途径，在飞蝗血细胞、表皮、中肠和脂肪体等关键组织中实现高效摄取。激光共聚焦成像显示，20 分钟即可在细胞内检测到荧光信号，180 分钟后荧光强度达到峰值，而裸 dsRNA处理的细胞荧光信号微弱。

实战效果：RNAi 效率及害虫防控效果显著提升

在飞蝗和亚洲玉米螟的生物学测定实验中，MNP-PLL/dsRNA表现了出色的防控效果：

注射给药，10 ng/头和 50 ng/头剂量下，飞蝗 LmCht10 基因沉默效率提升 30%，死亡率分别增加18% 和21%；口服给药（配合核酸酶抑制剂），成功诱导飞蝗出现致死表型。

跨物种验证显示，该载体递送 dsOfNPF 基因后，亚洲玉米螟取食行为受到抑制，体重显著降低，基因沉默效率明显提升，证明其具有广谱应用潜力。

更值得关注的是，MNP-PLL 还具备优异的光热转换性能和叶片粘附性，未来可通过喷雾给药实现田间应用，减少农药漂移，进一步降低使用成本。

太阳成集团生命科学学院博士研究生李帅与张建琴副教授为该论文的第一作者，suncitygroup太阳集团张建珍教授、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所曾章华研究员、太阳成集团生命科学学院张建琴副教授为该论文的共同通讯作者。本项工作得到了科技部国家重点研发计划中国和埃及政府间联合研究项目 (2022YFE0196200)、埃及科学技术与创新基金 (STDF) (46567)、泰山产业领军人才计划以及山西省研究生教育创新计划 (2024TD05)等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.170751

撰稿人：李   帅

二   审：吴云彬

三   审：张建珍