我国是农药生产大国，也是农药出口大国。近年来，我国加大了绿色农药创制的投入，也取得了一些成绩，但农业重大有害生物绿色防控依然面临严峻挑战。未来绿色农药创新将围绕哪些重点展开？在近日召开的“2025农药创制新技术会议”期间，中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安分享了绿色农药创新发展的现状及趋势。
绿色农药创制需解决三大问题
宋宝安指出，我国农药单位面积用量处于相对较低水平。联合国粮食及农业组织（FAO）公布了2023年世界各国的作物种植面积和农药用量，中国排名第93位。我国病虫害综合防治和绿色防控技术居世界先进水平。FAO数据表明，我国使用了世界上约6.14%的农药，养活了世界18%的人口。
我国农业重大有害生物绿色防控面临严峻挑战。约40%的农药品种具有高环境生态风险，50%以上传统品种具有中高抗性风险，化学农药依存度超过90%。
我国已经基本完成了对哺乳动物高毒农药品种的禁限用，但噻虫嗪、烯啶虫胺、吡虫啉、百菌清、甲基托布津等高生态风险农药仍然是农业生产中的主打产品，亟需替代。
二化螟对传统药剂抗性高达2000倍，小菜蛾对康宽抗性高达8000倍，稗草对五氟磺草胺的抗性超过100倍，但这些传统药剂多数仍是我国农业生产中的主打产品，亟需替代。我国市场上的主流农药品种毒死蜱、草甘膦、乙酰甲胺磷、吡虫啉、噻虫嗪等农药品种使用已达数十年，抗性问题突出导致用量不断加大，亟待开发替代型生物农药，优化产品结构。
目前，我国绿色农药创新亟待解决的问题包括有效性、安全性及抗性替代。原创性分子靶标和原创性分子结构在降低抗性、引领“重磅炸弹式”新农药发现方面具有巨大优势。
近20年来，我国加大了绿色农药创制的投入，建立了一批国家级、省部级的农药科技创新平台，创制出一批具有自主知识产权的高效低风险化学农药新品种。近5年来，国际标准化组织农药通用名技术委员会批准公布78个农药新品种，其中我国科研单位及企业创新品种达到49个，占全球创新品种的62.82%。农药信息网数据显示，近两年来我国绿色农药登记朝着低毒、高效、环保的方向发展，生物农药登记占主导。
纳米农药研究瞄准高效、精准和环保
宋宝安介绍了包括纳米农药和RNA农药在内的绿色农药的研究热点方向。
当前，我国纳米农药及其市场呈现以下3个特点：
一是应用范围广泛。纳米农药已在全国多个地区进行了试验、推广和应用，涉及蔬菜、水果、水稻、小麦等多种作物。例如，山东寿光设施蔬菜基地推广纳米壳聚糖制剂后，农药用量减少42%，而亩产增加 12.5%；长江流域水稻田应用量子点标记纳米农药使螟虫危害率从 28.7%降至6.2%。
二是应用效果显著。纳米农药具有绿色、减量、稳定、安全、便捷等特点。如善思生态的纳米农药以水作为分散介质，使用可生物降解的天然产物及其衍生物作为助剂，比普通农药普遍减量20%~30%，但效果仍优于传统农药的防治效果。
三是企业积极布局。当前，众多企业纷纷投入纳米农药的研发和应用推广，如悦联生物未来 3 年计划发布 21 款纳米农药新品，2025年登记证将达23个，覆盖90%主要作物靶标；善思生态2024年建成全国首个纳米农药预混技术示范区，服务面积突破200万亩，农户复购率超75%。
纳米农药在国际的研究进展，主要体现在提高农药的有效性、减少环境污染、改进作物保护策略等方面。在国内的研究进展，主要体现在开发多种类型的纳米农药载体，以及环境友好和多功能的纳米农药。
然而，宋宝安指出，纳米农药在国际和国内研究中仍然面临一些挑战和问题。一是毒理学安全性评估不完善。对纳米农药潜在的环境毒性和毒理学研究相对较少，尤其是在环境中如何降解、累积和迁移方面的研究不足。二是生产成本高，工艺复杂。纳米农药的生产涉及复杂的合成和加工技术，研究成果还停留在实验室阶段，尚未解决如何转化为大规模生产的问题。三是法规和标准滞后。对纳米农药的监管政策尚不完善，特别是在环境安全评估、毒性检测和标准化方面缺乏具体指导，限制了商业化推广。四是环境影响和纳米材料的积累问题。纳米材料在环境中的行为尚未得到充分评估，特别是在水体、土壤等生态系统中的迁移、转化和累积研究不足。五是技术推广和农民认知不足。纳米农药的应用要求更精准的设备和施药技术，其推广应用面临着技术复杂性和用户认知不足的双重挑战。六是纳米材料的标准化与功能一致性问题。纳米材料标准化（尺寸、形状和表面特性）方面还存在技术难点，生产设备和工艺水平的差异影响实际使用效果。
纳米农药在国际和国内的研究正在向更加高效、精准和环保的方向发展，未来将为可持续农业提供更加创新和有效的解决方案。宋宝安表示，纳米农药未来的发展方向主要有：精准施药，即通过纳米技术提高农药的靶向性；减少对非目标生物的影响，并提高农药利用效率；结合传感器技术和智能设备，推动智能农业的发展；开发绿色环保型材料，包括可降解、无毒、环境友好的材料，减少纳米材料在环境中的积累问题；建立多功能协同防治系统，结合杀虫、杀菌和植物健康管理功能，发展多功能一体化的协同防治系统，提高农业病虫害的综合防治。
RNA农药发展仍面临多重挑战
RNA农药被誉为农药史上第三次革命，被列入Science杂志2024年十大科学突破榜单。RNA农药是外源干扰RNA制剂，本质是一段双链RNA分子(dsRNA)进入害虫体内，干扰害虫生长发育，导致害虫死亡。它具有特异性强、见效周期短、无残留和对非靶标生物影响较小等优势。
宋宝安指出，国际上对于RNA农药的研究始于2019年，拜耳公司研发了全球首个可喷洒核酸农药新产品BioDirect，该产品可显著降低养蜂业的主要害虫狄斯瓦螨（Varroa destructor）的存活率，却对蜜蜂没有影响。2023年，GreenLight Biosciences针对科罗拉多马铃薯甲虫的RNA生物农药产品Calantha的田间试验取得良好效果，并于当年获得全球首个RNA生物农药登记证。
国内对RNA农药也进行了大量研究。中国农业科学院王桂荣团队针对半翅目害虫绿盲蝽培育了抗虫棉花，针对蚜虫等不同重大害虫研发了有商业化应用前景的RNA农药。中国科学院苗雪霞团队对RNA生物农药的生产体系进行了研发，显著降低了dsRNA的合成成本。中国农业大学沈杰教授团队创建了一种dsRNA体壁穿透的纳米递送系统，可以有效地保护dsRNA并增加其抗虫效果。
宋宝安表示，RNA农药发展仍面临挑战：一是RNA设计的结构依赖性受限。RNA二级结构阻碍sRNA与靶标mRNA结合，且纳米装载sRNA的特征尚未完全解析，导致递送效率受限。二是大规模生产存在技术瓶颈。微生物发酵虽可低成本生产dsRNA，但合成过程无法直接控制，导致产量与纯度存在瓶颈。三是递送系统的生物安全性不明。纳米载体的环境风险特征不明，天然递送系统长期生态影响需系统评估。四是监管与风险评估的不确定性。全球对纳米RNA农药产品的监管框架尚未统一。如美国将其归为生化农药，澳大利亚明确其非GMO属性，欧盟则按传统农药监管。
宋宝安指出，下一步农药创新的重点方向主要有：智能驱动导向生物农药发现，智能驱动原创分子骨架发现，多组学驱动的原创性靶标发现，防控重大病、虫、草害的绿色农药创制及产业化，RNA生物农药创制及产业化，以及残留效应与环境生态风险评估。