合成生物学在生物农药上主要应用于哪些方面？

生物农药

合成生物学方法制备活性更高的L-草铵膦。草铵膦，由拜耳集团于20世纪80年代开 发的一种新型灭生性除草剂，系全球第二大转基因作物耐受除草剂（仅次于草甘膦）。 现阶段，市售草铵膦主要为外消旋混合物，具备L-构型和D-构型两种对映体。但仅有 L-草铵膦具有强植物毒性，且在土壤中易分解，D-草铵膦无除草活性,且对人畜和生 态危害大，长期来看，纯L型草铵膦产品有望在全球范围内逐渐替代DL型草铵膦，市 场空间广阔。根据《生物催化法生产L-草铵膦》文献资料，采用化学工艺路线，即直 接以天然氨基酸为手性源或以不对称催化的方式构建手性中心来合成L-草铵膦，步 骤冗长，合成路线复杂，收率低，且手性拆分试剂昂贵；生物催化工艺则凭借酶体 系立体选择性和专一性，以DL-草铵膦（衍生物）或者2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁 酸为底物，单一降解某一构型或者单一催化直接获得L-草铵膦，收率高，且产物易 分离纯化。

生物法草铵膦项目建设加速。利尔化学早在2019年便发布公告计划在广安基地建设3000吨L-草铵膦项目，2020年12月公司年产4.2万吨新型农药项目包括年产3万吨L 草铵膦项目。2022年6月15日，利民股份公告子公司威远生化与浙江工业大学生物工 程研究所郑裕国院士团队签署生物酶法精草铵膦工业化生产技术转让协议，将草铵 膦中的D-草铵膦高效转化成高光学纯度的L-草铵膦。引航生物2022年2月连续完成C 轮、C+轮超4亿元人民币融资合资公司已经实现了年产千吨L-草铵膦的产业化落地， 目前正全速扩产至3.3万吨/年。

3000吨L-草铵膦项目，2020年12月公司年产4.2万吨新型农药项目包括年产3万吨L 草铵膦项目。2022年6月15日，利民股份公告子公司威远生化与浙江工业大学生物工 程研究所郑裕国院士团队签署生物酶法精草铵膦工业化生产技术转让协议，将草铵 膦中的D-草铵膦高效转化成高光学纯度的L-草铵膦。引航生物2022年2月连续完成C 轮、C+轮超4亿元人民币融资合资公司已经实现了年产千吨L-草铵膦的产业化落地， 目前正全速扩产至3.3万吨/年。

RNAi针对特定基因设计，具有高度特异性，因此不会影响非靶标生物，在杀虫、除草、灭菌、抗病毒、甚至是消除杂草对传统除草剂的抗性等具有广泛的应用前景。 RNA分子由核苷酸组成，自然环境中数天后即完全分解，相比传统农药具有巨大的 环保优势。据Agropages，2017年孟山都采用RNAi技术的抗虫转基因玉米 SmartStax® PRO首次被美环保署批准作为杀虫剂使用：孟山都将特定序列的双链 RNA转入植物体中，通过害虫取食转基因作物的途径进入害虫体内，然后引发RNA 干扰机制，实现被称为“十亿美元害虫”玉米根虫的精准防治。此外巴斯夫、拜尔、 先正达等农化巨头在该领域均有产品处于商业化进程中。

目前限制RNAi技术大范围使用的主要原因是特定dsRNA的合成成本仍然偏高。据 Frontiers in Plant Science数据，每克dsRNA的成本已从2008年的12500美元降至 2016年的100美元、2020年的60美元，近几年有希望降至2美元/g，未来大规模的无 细胞生产进一步将价格降低到不到0.5美元/g。根据Forbes数据，鉴于每英亩可能需 要1-5g dsRNA才能发挥功效，农民通常为化学农药支付每英亩15-25美元的费用， 因此dsRNA的价格降至8美元/g左右将会相对化学农药展现出成本竞争力。