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2018 年 4 月 12 日
化工专题系列
RNA农药，农药史上的第三次革命
——创新农药系列报告之一
专题报告
据联合国预测，到 2050 年，世界人口将从现在的 73 亿增长到 97 亿，
届时，粮食需求将增长约 73%。随着人口规模增长和平均寿命增加，如何
在环境承载能力允许的前提下提高粮食等农产品产量一直是人类发展史延
续千百年的难题。从 20 世纪至今，在农业病虫害防治方面已经历了两次技
术革命：化学农药以及转基因作物的发明。这两次科技革命均大大缓解了
农作物受到外界虫、菌、杂草等有害物质的侵扰和影响，提高了农作物的
产量和品质。现阶段，人类在基因工程的基础上，又开发出 RNA 农药，有
望为农业的可持续发展之路带来又一次技术革命。
在这三次农业病虫害防治变革中，我们可以看到如下的发展历程:
19 世纪 30 年代化学农药的发明，改变了人类与害虫、病菌以及杂草
的长期抗争处于下风的局面，直接导致全球粮食单位产量在未来的几
十年间的飞速增长。化学农药的出现也是一把双刃剑，带来对生产力
巨大促进的同时，也带来部分高毒农药的环境污染和残留问题，引起
人们的重视乃至抵制。
20 世纪 90 年代转基因作物成功商业化种植，可称得上农业病虫害史
的第二次技术革新。转基因技术从性状输入和输出两方面入手，使农
作物在基因层面上获得了耐除草剂、抗虫、抗菌等性能，使用草甘膦
作为除草剂， 极大程度的解决了杂草对农产品的侵害，便于大规模
机械化种植，极大提升了劳动生产率，大豆玉米等产量有较大幅度的
提升，为人类蛋白摄入量的提升做出了巨大的贡献。但民众对转基因
的质疑仍在持续，转基因的争论仍有待时间给予证明。
RNA农药兴起于近两年，利用 RNA干扰技术帮助人类进行作物害虫、
病菌以及杂草的杀灭。RNA 农药利用了化学农药的喷洒方式和转基
因技术防治原理，仅针对害虫而不影响农作物遗传表达，具有化学农
药与转基因作物两种科技的优势结合体。虽然 RNA 农药目前仅在实
验阶段，且作用范围仍较小，但它为人类农业可持续发展提供了一条
全新的解决途径，定将带来又一次科技革命。
未来人类一方面需要农业可以提供足够量的食物满足人口增加和饮食
结构的变革，另一方面在满足温饱之后，提出了更高的要求，希望食物更
为优质安全。这意味着在未来的农业病虫害防治上，高效低毒低残留的化
学农药、转基因作物和 RNA 农药将扬长避短，组合使用，为未来人类生活
做出更多的贡献。
分析师
裘孝锋
021-22167262
qiuxf@
执业证书编号：S0930517050001
联系人
肖亚平
021-22167335
xiaoyaping@
2018-04-12 化工专题
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目 录
1、 化学农药——第一次现代农业革命 ........................................................................................... 6
、 化学农药的由来 ....................................................................................................................................... 6
、 杀虫剂 ..................................................................................................................................................... 7
、 杀菌剂 ..................................................................................................................................................... 8
、 除草剂 ..................................................................................................................................................... 8
、 未来化学农药发展 ................................................................................................................................... 9
2、 第二次农业病虫害防治史革命——转基因作物应运而生 ......................................................... 10
、 转基因技术——革命的发动引擎 ........................................................................................................... 10
、 转基因作物——传统农业的革新 ........................................................................................................... 13
、 转基因作物——第二次农业病虫害防治史革命 ..................................................................................... 16
、 转基因作物发展方向 .............................................................................................................................. 19
3、 RNA 农药——农业革命的新武器 ............................................................................................ 20
、 RNA 干扰技术——核心驱动技术 ......................................................................................................... 20
、 农作物的保护伞——RNA 农药横空出世............................................................................................... 23
、 RNA 农药——任重而道远 .................................................................................................................... 26
国投瑞银
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图表目录
图 1：4 代杀虫剂开发历史 ....................................................................................................................................... 7
图 2：转基因的种类 ................................................................................................................................................ 11
图 3：转基因和常规育种技术流程 .......................................................................................................................... 11
图 4：转基因技术发展历程 ..................................................................................................................................... 12
图 5：全球转基因作物种植面积 ............................................................................................................................. 13
图 6：全球转基因种植及进口国家和地区总览 ....................................................................................................... 14
图 7：全球转基因作物种植面积地域分布 ............................................................................................................... 14
图 8：全球转基因作物种植面积前五的国家 ........................................................................................................... 14
图 9：全球主要转基因作物种植面积 ...................................................................................................................... 15
图 10：2016 年全球四大转基因作物产量占比 ....................................................................................................... 15
图 11：美国转基因及常规农作物种植面积比较 ...................................................................................................... 16
图 12：转基因作物和常规作物单产比较 ................................................................................................................ 16
图 13：美国转基因作物销售额 ............................................................................................................................... 16
图 14：转基因性状种类结构分布 ........................................................................................................................... 16
图 15：全球抗除草剂转基因作物种植面积 ............................................................................................................. 17
图 16：全球草甘膦产能及开工率 ........................................................................................................................... 17
图 17：全球草甘膦产销统计 ................................................................................................................................... 17
图 18：转基因作物抗草甘膦机制 ........................................................................................................................... 18
图 19：转基因棉和常规棉农药施用量对比 ............................................................................................................. 19
图 20：生物体内蛋白质合成过程 ........................................................................................................................... 21
图 21：RNA 干扰机制图解 ..................................................................................................................................... 22
图 22：RNA 喷雾农药杀虫机理 .............................................................................................................................. 23
图 23：孟山都公司 RNA 干扰技术研发历程 ........................................................................................................... 25
图 24：2016 年全球农化巨头农业板块 R&D .......................................................................................................... 25
图 25：2016 年全球农化巨头农业基因工程 R&D .................................................................................................. 25
图 26：RNA 农药对植物抗虫性的研究（5 天） ..................................................................................................... 26
图 27：RNA 农药对植物抗虫性的研究（20 天） ................................................................................................... 26
图 28：RNA 农药未知的使用风险 .......................................................................................................................... 27
表 1：未使用农药时有害物对农作物影响 ................................................................................................................. 6
表 2：农药按成分不同的分类 ................................................................................................................................... 6
表 3：杀菌剂的发展历史 .......................................................................................................................................... 8
表 4：20 世纪 60 年代以来里程碑式杀菌剂 ............................................................................................................. 8
表 5：除草剂的发展历史 .......................................................................................................................................... 9
表 6：2014 年全球主要除草剂销售额情况 ............................................................................................................... 9
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表 7：传统育种和转基因育种的联系与区别 ........................................................................................................... 13
表 8：1992 年到 2016 年批准的转基因植物 .......................................................................................................... 15
表 9：主要抗除草剂转基因作物分类 ...................................................................................................................... 17
表 10：转基因棉花主要品种 ................................................................................................................................... 18
表 11：转基因作物发展特点和趋势 ........................................................................................................................ 19
表 12：RNAi 所用小分子 RNA 比较 ....................................................................................................................... 21
表 13：RNAi 的特点 ............................................................................................................................................... 22
表 14：RNAi 的生物学应用 .................................................................................................................................... 23
表 15：各类虫害防治方式的比较 ........................................................................................................................... 24
表 16：RNA 喷剂对不同种类病害防御机制 ........................................................................................................... 24
表 17：RNA 农药成功实验案例 .............................................................................................................................. 24
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前言
据联合国预测，到 2050 年，世界人口将从现在的 73 亿增长到 97 亿，
且将近一半的人口增长将发生在非洲。届时，粮食需求将增长约 73%。随着
人口规模增长和平均寿命增加，受益于经济的发展带来饮食结构的改变，带
来动物蛋白质摄入量的增加，全球人口对粮食、植物油、糖类、棉花和肉类
的需求量均将呈现快速增长的态势。如何在环境承载能力允许的前提下提高
粮食等农产品产量一直是人类发展史延续千百年的难题。
种植业属于第一产业，生产周期固定，有明显的季节性和时间周期的约
束，试错成本高。纵观近现代农业发展史，就是一部人类与大自然斗争和改
造的历史，为了抵御自然环境中虫、菌、草等害物的侵袭，提高粮食产量，
从 20 世纪至今，在农业病虫害防治方面已经历了两次技术革命：化学农药
以及转基因作物的发明。这两次科技革命均大大缓解了农作物受到外界虫、
菌、杂草等有害物质的侵扰和影响，提高了农作物的产量和品质。现阶段，
人类在基因工程的基础上，又开发出 RNA 农药，有望为农业的可持续发展
之路带来又一次技术革命。
在这三次农业病虫害防治变革中，我们可以看到如下的发展历程：
一、19 世纪 30 年代化学农药的发明，改变了人类与害虫、病菌以及杂
草的长期抗争处于下风的局面，直接导致全球粮食单位产量在未来的几十年
间的飞速增长。化学农药的出现也是一把双刃剑，带来对生产力巨大促进的
同时，也带来部分高毒农药的环境污染和残留问题，引起人们的重视乃至抵
制。
二、20 世纪 90 年代转基因作物成功商业化种植，可称得上农业病虫害
史的第二次技术革新。转基因技术从性状输入和输出两方面入手，使农作物
在基因层面上获得了耐除草剂、抗虫、抗菌等性能，使用草甘膦作为除草剂，
极大程度的解决了杂草对农产品的侵害，便于大规模机械化种植，极大提升
了劳动生产率，大豆玉米等产量有较大幅度的提升，为人类蛋白摄入量的提
升做出了巨大的贡献。但民众对转基因的质疑仍在持续，转基因的争论仍有
待时间给予证明；
三、RNA 农药兴起于近两年，利用 RNA 干扰技术帮助人类进行作物害
虫、病菌以及杂草的杀灭。RNA 农药利用了化学农药的喷洒方式和转基因技
术防治原理，仅针对害虫而不影响农作物遗传表达，具有化学农药与转基因
作物两种科技的优势结合体。虽然 RNA 农药目前仅在实验阶段，且作用范
围仍较小，但它为人类农业可持续发展提供了一条全新的解决途径，定将带
来又一次科技革命。
未来人类一方面需要农业可以提供足够量的食物满足人口增加和饮食
结构的变革，另一方面在满足温饱之后，提出了更高的要求，希望食物更为
优质安全。这意味着在未来的农业病虫害防治上，高效低毒低残留的化学农
药、转基因作物和 RNA 农药将扬长避短，组合使用，为未来人类生活做出
更多的贡献。
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1、化学农药——第一次现代农业革命
、化学农药的由来
在自然界，病原菌引起的植物病害超过1500种，线虫引起的病害有1000
多种，对作物生长有害的昆虫也有数千种之多，此外还有数千种杂草，几十
种鼠类等啮齿类和其他有害脊椎动物会对农作物带来巨大伤害，大幅降低农
作物产量，进而对粮食安全带来严峻挑战。历史上由于病虫害引发的饥荒如
爱尔兰大饥荒对人类社会带来巨大的冲击，对生产力带来巨大破坏。
表 1：未使用农药时有害物对农作物影响
有害物 作物 减产率（%） 作物 减产率（%）
病、虫
水稻 35 甜菜 40
小麦 20 柑橘 34
甘薯 23 苹果 90
马铃薯 35 黄瓜 85
大豆 26 萝卜 35
杂草
水稻 36 玉米 11
大麦 63 大豆 12
小麦 14 小豆 27
早稻 19 甘薯 10
花生 37 菜豆 40
资料来源：《农药学》，光大证券研究所整理
人们在农业生产中，为了抵御自然环境中虫、菌、草等害物的侵袭，就
发明了农药。农药正是人类与大自然斗争的产物。农药的使用可追溯到公元
前 1000 多年。当时在古希腊已经有硫磺熏蒸害虫及防病的记录。中国也有
记录在公元前 7~5 世纪用莽草，蜃炭灰、牧鞠等灭杀害虫。当今农药的发展
主要可分为两个阶段：20 世纪 40 年代以前的以天然药物及无机化合物农药
为主的时代；20 世纪 40 年代以后的有机合成农药时代。按照农药作用对象
的不同，可以将农药划分为杀虫剂、杀菌剂和除草剂。
表 2：农药按成分不同的分类
分类 细分 定义 代表产品
化学农药
有机农药
通过人工合成的对有害生物具有杀伤
能力和调节其生长发育的有机化合物
敌敌畏，草甘膦等
无机农药
包括天然矿物在内，可直接用来杀伤有
害生物。
硫磺、硫酸铜等
微生物农药
利用一些对病虫有毒、有杀伤作用的有
益微生物加工而成的药剂
苏云金杆菌、白僵菌等
植物性农药 以植物为原料加工制成的药剂 烟草、除虫菊等
资料来源：光大证券研究所根据公开信息整理
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、杀虫剂
杀虫剂的诞生与发展对人们生活的意义不仅仅在农业，在人类卫生事业
上也扮演了重要的角色。滴滴涕的出现在防治农业病虫害，减轻疟疾伤寒等
蚊蝇传播的疾病起到重要作用，发明者因此获得诺贝尔奖，但滴滴涕由于高
毒、高残留带来环境污染和残留问题引起世界重视，逐渐被禁用淘汰。杀虫
剂的开发已经经历了 4 代历史，整个杀虫剂的发展从最初的高用量、低效率
的无机杀虫剂时代，进入到低用量、低毒、高效率的有机合成杀虫剂时代。
图 1：4 代杀虫剂开发历史
资料来源：《农药学》，光大证券研究所整理
按照不同的年代，杀虫剂的主要使用品种也各不相同。第一时期是 20
世纪 70 年代以前，主要应用的杀虫剂品种为有机氯类、有机磷类、氨基甲
酸酯类农药，其中有机氯类由于其环境污染和残留问题而被禁止。
第二时期是 20 世纪 80 年代，主要应用的杀虫剂品种为有机磷类、拟除
虫菊酯类农药，其中拟除虫菊酯类杀虫剂的问世一方面大大降低单位面积农
药用量，另一方面对环境友好，高效低毒，现在仍作为杀虫剂的主力品种而
广泛使用。
第三时期是 20 世纪 90 年代，主要应用的杀虫剂品种为有机磷类、拟除
虫菊酯类、新烟碱类农药，以吡虫啉为代表的新烟碱类杀虫剂的出现安全、
有效地解决了当时对刺吸性害虫的防治，也很好地解决其他杀虫剂的抗性问
题。
第四时期是 21 世纪以来，主要应用的杀虫剂品种为新烟碱类、鱼尼丁
受体作用剂类（即双酰胺类）、生物源类（包括拟除虫菊酯类），阿维菌素
为首的微生物杀虫剂和双酰胺类杀虫剂是近期杀虫剂发展的两大里程碑。阿
维菌素的出现为当今新农药开发提供了重要启发，促使人类从微生物中寻找
有效成分作为杀虫剂，双酰胺类杀虫剂作用于昆虫的鱼尼汀受体，具有作用
机制新颖、高效、与传统农药无交互抗性、对非靶标生物安全和对环境相容
性好等特点。
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、杀菌剂
杀菌剂是指对病原菌起抑制或者杀灭作用的物质，具有杀死病菌孢子、
菌丝体或者抑制其发育、生长的作用。农用杀菌剂最初是从 1882 年开始使
用，该阶段主要使用的是无机杀菌剂，包括著名的波尔多液。而在 1934 年
二硫代氨基甲酸衍生物（福美类）杀菌剂的出现标志着农用有机杀菌剂时代
的开启。
表 3：杀菌剂的发展历史
时期阶段 介绍
1882 年以前 以元素硫为主要成分的无剂杀菌剂时代
1882-1934 年 主要使用的杀菌剂是无机铜，故也称铜时代
1934-1966 年 进入有机杀菌剂时期，是保护型有机杀菌剂时代
1966-1996 年 内吸性有机杀菌剂的出现和广泛使用
1996 年-至今 甲氧基丙烯酸酯类和酰胺类杀菌剂的发展
资料来源：《农药学》，光大证券研究所整理
20 世纪 60 年代以来，杀菌剂从非选择性进入选择性、内吸性的时代后，
经历了 4 个里程碑式的发展历程。杀菌剂最新发展的品种是甲氧基丙烯酸酯
类和琥珀酸脱氢酶（SDHI）抑制剂型酰胺类杀菌剂。前者是目前全球市场销
售规模最大的杀菌剂系列，后者是近些年新品种开发最多的杀菌剂种类，增
长潜力巨大。
表 4：20 世纪 60 年代以来里程碑式杀菌剂
里程碑 作用机制 主要结构 代表品种
第一里程碑 阻碍细胞有丝分裂 苯并咪唑类、苯甲酰胺类 多菌灵、甲基硫菌灵、噻菌灵、苯菌灵
第二里程碑 破坏脱甲基甾醇合成
三唑类、吗啉类、咪唑类、噻唑类、
哌啶类、嘧啶类等
氟环唑、苯醚甲环唑、丙环唑、噁唑菌酮、嘧菌
环胺、烯酸吗琳等
第三里程碑 抑制线粒体呼吸 甲氧基丙烯酸酯类
嘧菌酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、醚菌酯、啶氧菌
酯等
第四里程碑 抑制琥珀酸脱氢酶（SDHI） 芳基酰胺类 啶酰菌胺、噻氟菌胺、环丙酰菌胺等
资料来源：《农药学》，光大证券研究所整理
、除草剂
除草剂是用以消灭或控制杂草生长的物质，对作农作物稳产意义重大。
据 FAO 报道，全世界约有 5 万种杂草，其中农田杂草 8000 种，具有较强危
害性的约 250 种。杂草会通过抢占农作物水、肥料、光照等来影响作物生长，
而且许多杂草还是病菌、害虫的中间寄主，严重危害作物生长。
据 ISAAA 表明，来自杂草的竞争可导致玉米等作物损失 50%以上的收
成。在现代除草方式没有被发明之前，农民需要耗费大量的人力和时间去耕
作土地，铲除杂草以保住收成。除草这一难题一直困扰着农民，除草剂的出
现在一定程度上缓解农民们的除草压力。
1896 年，欧美等国开始小面积使用硫酸铜防除麦田杂草，一般被认为
是农田化学除草的开端。据 USDA 统计，目前除草剂是当前农药中占比最大
的品类，2016 年的全球农药销售总额为 亿美元，其中，除草剂所占
份额居于首位，约占 43%。
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表 5：除草剂的发展历史
时期阶段 介绍
1896 年 欧美等国开始使用硫酸铜除杂草，是农田化学除草的开端。
1932 年
有机选择性除草剂二硝酚和地乐酚的发现，使除草剂进入有机化合物
领域阶段。
1942 年 内吸选择性除草剂 2,4-D 的发现开辟了除草剂发展新纪元。
20 世纪 50 年代 开发出多种类型有机除草剂，包括氨基甲酸酯类、均三氮苯类等。
20 世纪 60 年代 除草剂成为农药新品研制重点，以土壤处理剂为主。
20 世纪 70 年代 孟山都公司合成草甘膦，是有机磷除草剂的重大突破。
20 世纪 80 年代起
除草剂成为世界农药中份额最高的品种。高活性，杀草谱广，低用量、
低毒，效益高的除草剂成为主流，微生物除草剂也开始加速兴起。
资料来源：《农药学》，光大证券研究所整理
除草剂品种众多，就各品种销量而言，草甘膦是全球最大产量，也是全
球销售金额最大的农药品种。百草枯、2,4-滴、硝磺草酮、异丙甲草胺、草
铵膦、莠去津等品种也位居 2014 年全球除草剂销售额前 15 位。
表 6：2014 年全球主要除草剂销售额情况
排名 品种 销售额/亿美元 类别 上市时间 主要经营公司
1 草甘膦 氨基酸类 1972 孟山都
2 百草枯 联吡啶类 1962 先正达
3 2,4-滴 苯氧羧酸类 1945
陶氏益农、纽
发姆
4 硝磺草酮 HPPD 类 2001 先正达
5 异丙甲草胺 乙酰胺类 1975 先正达
6 草铵膦 氨基酸类 1986 拜耳
7 莠去津 三嗪类 1957 先正达
8 乙草胺 乙酰胺类 1985 孟山都
9 唑啉草酯 其他类 2006 先正达
10 二甲戊灵 二硝基苯胺类 1976 巴斯夫
11 丙炔氟草胺 PPO-其他类 1993 住友
12 异草松 其他类 1986 FMC
13 烯草酮 环己二酮类 1987
住友、爱利思
达
14 氨氯吡啶酸 吡啶类 1963 陶氏益农
15 氯氟吡氧乙酸 吡啶类 1985 陶氏益农
资料来源：《全球除草剂市场、发展概况和趋势》（顾林玲），光大证券研究所整理
、未来化学农药发展
农药在防治农业病虫害，提高劳动生产力，保障粮食安全，满足人口迅
速增长和饮食结构改变带来巨量的粮食需求做出不可抹灭的贡献，同时也在
人类卫生事业上也扮演了重要的角色，使人类部分摆脱了疟疾、霍乱和鼠疫
等强传染性疾病的危害，拯救了千百万人生命，时至今日，如寨卡病毒等高
传染性疾病爆发时，使用杀虫剂来扑杀昆虫，切断传播媒介，仍然是防治的
主要方法。
部分农药的高毒、高残留带来环境污染和残留问题给人类带来巨大的困
扰，给人类带来极大的阴影，也促进了技术的进步。
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在杀虫剂方面，历史表明，杀虫剂从高毒、高残留往高效、高选择性、
低毒、低残留发展，最新的研发方向更多是对昆虫生长及行为进行调节的特
异性杀虫剂，针对特定的靶标作用于昆虫，而不是简单的通过毒性来杀死昆
虫，降低为人类的危害。
在杀菌剂方面，其发展从非选择性到选择性，从保护性到内吸性演进，
对人与环境的毒性、残留性下降的同时杀菌效率更高。
在除草剂方面，近二十年来，世界多国不断发现不同杂草已对现有市场
多种类除草剂产生抗性，故对除草剂新品的研发越来越重视，开发对环境友
好、选择性高、针对性强、用药量极低的新品种是新除草剂开发的主流。
2、第二次农业病虫害防治史革命——转基因作物
应运而生
农药在 20 世纪六十年代以来取到了巨大的成功，较大程度的减少病虫
害对农作物危害，但农药存在着杀虫剂残留对人类健康的威胁，除草剂不能
完全区分谷类作物与杂草等局限性。
在重组 DNA 技术发明的背景下，人类培育转 Bt 基因作物和转基因耐除
草剂等作物，通过改变作物的基因来提高作物抵抗生物胁迫或非生物胁迫的
能力，在农业病虫害防治方面从单纯利用外源物质（农药）来对抗病虫害，
转变到外源物质（农药）与转基因作物配合使用。其中以耐草甘膦转基因作
物为典型代表，使用草甘膦可以杀除杂草的同时，可以保护作物免除药害，
极大的缓解农民的除草压力，解决了大豆、玉米、棉花等农作物大面积种植
的除草问题。
转基因作物的出现一定程度减少农药的使用，提高农药的使用效率，减
轻环境压力，提高农业的劳动生产率，减少人工投入，极大解放生产力，提
高粮食产量，解决了人类的粮食安全。
、转基因技术——革命的发动引擎
过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因
和重组体的选择和利用，通过随机和自然的方式来积累优良基因。遗传学创
立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法，进行优良基因的重组和
外源基因的导入而实现遗传改良。传统育种一般是在生物个体水平上进行，
操作对象是整个基因组，所转移的是大量的基因，不可能准确地对某个基因
进行操作和选择，对后代的表现预见性较差，通常继承优良性状的同时也继
承了一些不需要或不好的性状，就需要通过长期的育种筛选把不希望的性状
筛掉，这使得杂交育种的成功率很低、年限很长。因而传统育种方法也被描
述为“一种赌博般的遗传射击”。
转基因技术则是通过外源基因的导入实现物种的遗传改良。所以，农业
转基因技术与传统育种技术是一脉相承的。
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转基因技术概述
转基因技术指的是人类将人工分离、修饰的基因，导入到目标生物体的
基因当中，以此来达成我们想要得到的目标，培育出我们需要的物种的技术。
早在人类发现此技术之前，自然界中就存在转基因的现象：一个物种的基因
通过非人为的方式进入另外一个物种的基因当中，这种转基因被称之为自然
转基因，它具有不稳定性、不确定性和低概率性。
图 2：转基因的种类
资料来源：光大证券研究所
目前我们探讨的转基因技术均为人工转基因技术。整个技术流程主要分
为三个步骤：找到目标基因，分析基因序列；人工合成或从生物体中提取目
标基因；将目标基因导入受体对象的基因序列中，使其表达目标性状。
图 3：转基因和常规育种技术流程
资料来源：《植物育种技术》，光大证券研究所整理
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转基因技术发展
转基因技术问世之后，可谓是百花齐放，在各个领域都取得突破。1974
年，美国科学家科恩首次将金黄色葡萄球菌中的抗青霉素基因转移到了大肠
杆菌的体内，标志着转基因技术发展的开始；1983 年，全球第一例转基因
植物——转基因烟草在美国诞生，意味着转基因技术在种植业上开始得到应
用；1992 年，荷兰培育出植入了人促红细胞生成素基因的转基因牛，转基
因技术在畜牧业上也得到了应用；1996 年，美国宣布开始大规模商业种植
转基因作物，正式拉开了转基因产品的市场化序幕。
图 4：转基因技术发展历程
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
转基因技术的优势
作为农业革命的发动引擎，使用转基因技术育种相较于传统育种拥有无
可比拟的优势。转基因技术突破了有性杂交的限制，能够将高产、抗逆、抗
病虫、营养等基因性状导入到植物的基因组中，使其种植后表现出这些优良
性状。另外，转基因育种技术能够缩短育种时间，迅速高效，使人类按照自
己的意愿改变作物性状成为可能。
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表 7：传统育种和转基因育种的联系与区别
联系与区别 传统育种 转基因育种
性状表达 遗传性状随机，具有不可预见性 定向培育，具有遗传性状表达的精确性和针对性
基因转移
生物种内实现；在生物个体水平上进行，操作对象是
整个基因组，转移大量基因
跨越物种转移基因；操作对象是一个或少数几个目标基因，功能
清楚，精确性极强
目的性 自然突变和人工选择，目的性不强，运气成分大 为作物改良者提供表达理想目标性状的方法，目的性和针对性强
育种周期 有性杂交，理想性状的表达需要几个世代的正、反交 1 到 2 个世代完成，育种周期较短
产品特性 具有植株本身特性 能作为生物反应器进行稀缺资源生产（转基因油菜生产生物柴油）
本质目标 通过获得优良基因进行作物遗传性改良
资料来源：《植物育种技术》，光大证券研究所整理
、转基因作物——传统农业的革新
自1996年首次商业化种植以来，转基因种子在近20年得到了飞速发展。
据 USDA 统计，2016 年全球总共种植 亿公顷的转基因作物，比 1996
年的170万公顷增长了110倍。美洲地区是全球转基因作物的最主要种植地，
总共占据总种植面积的 87%。
2016 年全球转基因作物种植国家有 26 个，其中发达国家 7 个，发展中
国家 19 个；转基因作物进口国家有 39 个。全球转基因种植面积排名前五的
国家分别为美国、巴西、阿根廷、印度和加拿大。五个国家总共拥有
亿公顷的转基因作物种植面积，占据全球转基因作物总种植面积的 %。
美国是全球最大的转基因作物生产国，种植面积高达 7290 万公顷，而巴西
是全世界最大的发展中国家种植国家，拥有 4910 万公顷的种植面积。在欧
洲，5 个欧洲国家于 2015 年开始商业化种植转基因作物，其中西班牙种植
面积最高，2016 年约 10 万公顷；2016 年，印度是亚洲最大的转基因作物
生产国家，拥有 1080 万公顷种植面积，其次是中国和菲律宾，分别拥有 280
万公顷和 80 万公顷。越南从 2015 年开始实行转基因作物商业化种植，主要
产品为转基因玉米。
图 5：全球转基因作物种植面积
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
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图 6：2016 年全球转基因种植及进口国家和地区总览
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
图 7：2016 年全球转基因作物种植面积地域分布
图 8：2016 年全球转基因作物种植面积前五的国家
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理 资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
全球主要转基因作物种植状况
目前全球批准商业化种植转基因植物总共有 29 种，细分亚种共计 404
类。其中，转基因品种最多的是玉米、棉花、土豆和油菜，而种植面积最高
的四大作物则分别是大豆、玉米、棉花和油菜。与传统种植业相比，转基因
大豆和玉米在全球已得到很大的推广，两者分别占据自身产品种植总面积的
82%和 68%；油菜和棉花的转基因普及率较低，但加拿大转基因油菜种植面
积占据其总种植面积的 95%以上，是转基因油菜普及率最高的国家。
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表 8：1992 年到 2016 年批准的转基因植物
植株分类 转基因物种名称 转基因亚种数量 转基因物种名称 转基因亚种数量
农作物
玉米 148 甜菜 3
棉花 58 菊苣根 3
土豆 45 甘蔗 3
油菜籽 38 烟草 2
大豆 34 南瓜 2
水稻 7 亚麻 1
苜蓿 5 小麦 1
波兰油菜籽 4 茄子 1
果蔬
西红柿 11 甜瓜 2
番木瓜 4 李子 1
苹果 3 甜椒 1
花卉
康乃馨 19 矮牵牛 1
玫瑰 2 匍匐剪股颖 1
树木 桉树 1 白杨 2
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
图 9：全球主要转基因作物种植面积
图 10：2016 年全球四大转基因作物产量占比
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理 资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理
转基因作物提高粮食产量
美国是转基因作物商业化推广最普及的国家，控制着全球约 70%的转基
因种子市场和超过 90%的转基因种子专利。目前美国允许实施大规模种植的
各项转基因作物主要是一些具有抗虫、抗菌以及抗除草剂性状的作物（HT、
BT 转基因作物）。由于转基因作物在单产上高于常规作物，美国通过增加
转基因种植面积大大提高了相关农作物的产量，推动了农业的技术革新，给
行业带来二次发展。美国转基因作物种植面积从 1996 年的 133 万公顷飙升
至 2016 年的 7292 万公顷，种植面积占比也从当年的 %上升至现在的
%，年销售额更是节节攀登，从 2 亿美元上涨至 2016 年的的 190 亿美
元。如今，美国的大豆、玉米等作物在全国整体种植面积减少的情况下还能
保持逐渐增长，转基因作物的高效利用率、高抗虫病特质导致的高单产功不
可没。
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图 11：美国转基因及常规农作物种植面积比较
图 12：2016 年转基因作物和常规作物单产比较
资料来源：ISAAA，光大证券研究所整理 资料来源：USDA，光大证券研究所整理
图 13：美国转基因作物销售额
图 14：2016 年转基因性状种类结构分布
资料来源：USDA，光大证券研究所整理 资料来源：USDA，光大证券研究所整理
、转基因作物——第二次农业病虫害防治史革命
近年来转基因技术发展越来越快，技术也越来越成熟，各种转基因作物
的种植也被大力推广。转基因作物的目的是通过基因的改变来获取有用的性
状。从性状来看，转基因作物目前最主要的是抗虫和抗除草剂两大性状以及
复合性状。
抗除草剂转基因作物提振除草剂未来需求
抗除草剂基因植入栽培作物能有效地防治田间杂草，保护作物免除药
害。目前，抗除草剂转基因植物已达 300 多种，主要运用于大豆、棉花、玉
米等经济作物中。截至 2016 年，抗除草剂转基因种植面积已经达到 亿
公顷。美国是抗除草剂转基因作物种植面积最大的国家，以大豆、玉米和棉
花为主，阿根廷、加拿大的种植业亦位居首列。
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图 15：全球抗除草剂转基因作物种植面积
资料来源：wind，光大证券研究所整理
表 9：主要抗除草剂转基因作物分类
抗除草剂转基因性状 农作物类别
抗草甘膦 番茄、玉米、水稻、小麦、向日葵和甜菜等 20 余种植物
抗草铵膦（草丁膦） 玉米、小麦、水稻、大豆、油菜、马铃薯、番茄和苜蓿等
抗磺酰脲类 油菜、水稻、大豆、亚麻、棉花、番茄、甘蔗和甜瓜等
抗溴苯腈类 油菜、棉花、马铃薯和烟草等
资料来源：《转基因技术与转基因植物》，光大证券研究所整理
在耐除草剂转基因作物中，抗草甘膦的转基因作物推广面积最广、经济
效益最高，占据主导地位。1996 年抗草甘膦转基因大豆问世后，对除草剂
市场产生了重大的影响，同时也促使了草甘膦地位的崛起。1998 年以前全
球除草剂市场抗莠去津列首位，草甘膦仅排 4~5 位。但自从抗草甘膦转基因
作物问世后，其市场销量一路攀升，目前全球市场已达近 50 亿美元，占全
球整个农药市场的 9%，成长为农药领域的巨无霸品种。目前，市场上使用
草甘膦除草剂的作物有 90 多种，主要抑制方式还是修饰作物对草甘膦作用
的靶蛋白，使其对草甘膦不敏感。随着孟山都在内的农化巨头开发抗草甘膦
基因的作物，这类转基因作物的出现极大地拉动了草甘膦的使用量，并在相
当长的一段时间内解决了农作物的杂草防除问题。
图 16：全球草甘膦产能及开工率
图 17：全球草甘膦产销统计
资料来源：ISAAA 预测，光大证券研究所整理 资料来源：ISAAA 预测，光大证券研究所整理
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图 18：转基因作物抗草甘膦机制
资料来源：《作物抗草甘膦转基因研究概况》（王宏伟），光大证券研究所整理
此外，为解决杂草对草甘膦长期使用引起的抗性的问题，孟山都在抗草
甘膦转基因技术的基础上相继研发出草甘膦、草铵膦与麦草畏之间的复配型
除草剂。复配制剂产品可以有效降低使用成本，从而扩大麦草畏的使用面积。
而对于单剂产品利润率偏低的草甘膦来说，也可以通过与麦草畏复配来增加
利润空间，并显著增加防除效果。可以说，抗除草剂转基因作物的出现，带
来了除草剂类农药的市场新格局，直接刺激草甘膦等具有相关转基因技术的
除草剂用量大大提升，成为未来杂草防治的主力军。
抗虫转基因推广减少农药施用量
转基因市场受转基因种子、农药和植保服务三位一体，相互影响，彼此
渗透。如目前棉花上转入的 Bt 基因是一种抗虫基因，是将苏云金芽胞杆菌
的部分基因转入了受体植物，使得受体植物上能产生毒蛋白，而鳞翅目的幼
虫在食用了这种植物后会中毒身亡。可以说，转基因抗虫棉是我国转基因作
物商业化应用最成功的品种，早在上世纪 80 年代起，我国棉花主产区多次
遭遇大规模虫灾损失惨重，孟山都研发的转 Bt 基因棉进入并迅速占领我国
市场。90 年代初开始，随着我国转基因技术的快速发展，具有自主知识产权
的单价、双价抗虫棉品种逐步问世，国产抗虫棉开始大规模推广。2015 年
我国转基因棉花的渗透率超过 96%，且绝大多数都是国产品种。转基因棉的
主要性状包括抗虫、抗除草剂、纤维品质改善和早衰改良等，还有正在研究
的抗旱耐盐碱等性状，但是推广范围最大的仍是抗虫棉。
表 10：转基因棉花主要品种
品种 基因 转基因性状 受体 国家
33B Bt (cryla) 抗棉铃虫 Coker 美国
99B EPSPS 抗除草剂 Coker 美国
GK 1 Bt+ CpTI 抗棉铃虫 Simian 中国
CRI 41 Bt+ CpTI 抗棉铃虫 CRI 23 中国
CRI 60 Bt+ CpTI 抗棉铃虫 CRI 23 中国
资料来源：《转基因作物商业化进程对全球农药市场的影响及趋势》（杨益军），光大证券
研究所整理
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抗虫棉与常规棉相比，在生产过程中农药施用量大幅下降，二者差异高
达 8-20 倍。这不仅降低了生产成本，而且有利于减少喷洒农药中的中毒事
件，同时有利于保护生态环境。转基因抗虫棉对棉铃虫等害虫的抗性达到
80%以上，减少农药用量有助于保护农田生态体系。
图 19：2016 年转基因棉和常规棉农药施用量对比
资料来源：《转基因作物商业化进程对全球农药市场的影响及趋势》（杨益军），光大证券
研究所整理
另外，还有一些转入了抗病基因的农作物，能增强某种作物对特定病害
的抵抗能力，从这一方面来看，转基因技术也会减少这部分农药的使用。随
着抗虫、抗病转基因植物的种植面积不断扩大，这类转基因产品大量进入人
们的日常生活，其所带来的经济效益、社会效益、环境效益也是非常可观的。
、转基因作物发展方向
虽然目前转基因作物发展的核心驱动力依然是为改善全球粮食短缺的
问题，为人类提供更加高产、高品质的粮食，但未来转基因作物可能成为一
种高附加值产品，如生物燃料。随着人类科学技术的提高，转基因作物已经
从过去的单一性状优化提升到目前的两种性状优化，未来将会有集多种优质
性状于一体的转基因作物出现。同时，人们已经在开发转基因作物的高附加
值，目前最重要的生物燃料——生物乙醇就是从转基因玉米中制造出来。虽
然转基因食品目前还未完全为大众所接受，但我们可以确定的是，转基因作
物是农业技术的一次重大革命，对农业病虫害防治史而言是现代第二次革
命，为人类未来可能出现的粮食短缺问题提供了防治方案，甚至为人类即将
出现的能源短缺和污染问题提供了一条解决途径。
表 11：转基因作物发展特点和趋势
世代 特性 目的 性状和用途
初代转基因作物 输入转基因特性 减少耕种成本和农药使用 抗除草剂、抗虫、抗菌
二代转基因作物 输出转基因特性 改善农作物品质 高产、高营养、高能量、多果肉
现代转基因作物 同时具备输出和输入特性 同时具备上述两种 同时具备上述两种
未来转基因作物 输出、输入、高附加值 还能够提高作物附加值和利用率 生物燃料、生物能源、医药、生物降解、环境改良
资料来源：《转基因作物发展及应用概述》（沈平），《Nature》，光大证券研究所整理
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3、RNA农药——农业革命的新武器
据 USDA 估计，由于植物害虫和病原体的影响，全球每年的农作物产量
减少了 30-40%，从而影响了全球粮食安全。目前，人类防治病害、虫害的
方法主要依赖于植物的遗传抗性和转基因技术，以及杀虫剂和杀菌剂的喷
洒。然而，化学农药虽然能高效杀灭细菌和害虫，但由于环保问题受到种种
约束；转基因作物虽然能有效提高粮食质量以及拥有抗虫能力，但其技术依
然受到各国政府的监管和人民群众的质疑。最近，一种对抗害虫的新型生物
技术武器闪亮登场，吹响了农业现代史上第三次技术革命的号角。
这一新武器就是 RNA 农药。它成功地将化学农药和转基因的优势技术
合二为一：在植物上直接喷洒能暂时改变 DNA 表达的产品，直到病毒和其
他害虫被清除而不改变植物本身。这些包括小干扰 RNA 序列的溶液兼具杀
虫剂和转基因技术的优点，使用方便，作用精准。
、RNA干扰技术——核心驱动技术
RNA 干扰（RNAi）是 RNA 农药的核心作用机制。它是一种天然的细胞
免疫过程，用于抑制特定基因的活性。这个过程在 1998 年被发现，并在全
球范围内被广泛研究。发现者 Andrew Fire 和 Craig C Mello 在 2006 年获得
诺贝尔生理学或医学奖。
细胞内蛋白质合成方式
要了解 RNA 干扰技术的运作机制和原理，就必须先了解细胞内蛋白质
的合成方式。蛋白质的生物合成过程也被称作翻译过程，是指把（信使 RNA）
mRNA 分子中碱基排列顺序转变为蛋白质或多肽链中的氨基酸排列顺序，从
而得到脱氧核糖核酸（DNA）中的遗传信息的过程。具体来讲，RNA 在细
胞核内从 DNA 中得到蛋白质的遗传密码，并以 DNA 的一条链为模板，通过
转录将 DNA 上的遗传信息配对到信使 RNA 上。核糖体 mRNA 的三个碱基
为一组，根据碱基互补配对原则，与一个氨基酸连接起来。此项连接工作则
是由转运 RNA（tRNA）来完成。以此循环，tRNA 不断与氨基酸连接，最终
合成多肽链，完成蛋白质的生物合成。
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图 20：生物体内蛋白质合成过程
资料来源：Thermo Fisher 官网，光大证券研究所整理
RNA干扰技术作用机制
从基因生物学上来讲，RNAi 是用 20 多个核苷酸组成的短的双链 RNA
代替传统反义核酸进行转录，从而有效调控基因功能和基因表达，是一种基
因沉默的技术。RNAi 的技术路线中会用到四种核苷酸片段：siRNA、shRNA、
dsRNA 和 miRNA。它们均为小分子 RNA，但不同之处在于 miRNA 是单链
RNA，其余均为双链 RNA; siRNA 和 dsRNA 相似; shRNA 需通过载体导入
细胞后，然后利用细胞内的酶切机制得到 siRNA而最终发挥 RNA干扰作用。
表 12：RNAi 所用小分子 RNA比较
种类 中英文全称 结构 性状特征与功能
miRNA 微 RNA (micrornAs)
长度在 21-23 个核苷酸之间；单链
RNA 片段
由基因编码，从 DNA 转录而来， 但不翻译成蛋白；主要功
能是下调基因的表达
dsRNA
双链 RNA (double-stranded
RNA)
有互补链的 RNA，和 DNA 类似；
双链 RNA
构成了一些病毒(双链 RNA 病毒)的基因组
shRNA
小发卡或 短发卡 RNA (a
small/short hairpin RNA
具有紧密发卡环(tight hairpin turn)
的 RNA 序列；双链 RNA
常用于 RNA 干扰沉默靶基因的表达；shRNA 的发卡结构可
被细胞机制切割成 siRNA，然后 siRNA 结合到 RNA 诱导
沉默复合物上
siRNA
小或短干扰 RNA (small/short
interfering RNA)
20-25 个核苷酸长度；互补的双链
RNA 分子
主要在 RNAi 通路中起作用，干扰特异基因的表达；为 RNA
干涉中间产物
资料来源：《RNA 干扰原理及应用》，光大证券研究所整理
RNA 干扰在细胞中的作用过程主要分为起始、效应和倍增三个阶段。在
起始阶段，外源的 dsRNA 通过导入或者转基因等方式进入细胞，并被 Dicer
酶切割成 siRNA 或 miRNA，从而启动 RNAi 反应。在效应阶段，siRNAs 的
双链结构被解螺旋，再与 RNA 诱导的沉默复合物组装成新的复合物，
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siRNA/miRNA 双链被解开，然后特异性结合到靶 RNA 上，切割 RNA。而
在倍增阶段，mRNA 剪切过程中产生的 21-23 个核苷酸片段将会作为新的小
分子 RNA 而继续参与 RNAi 过程，从而使干扰作用倍增放大。
图 21：RNA干扰机制图解
资料来源：《RNA 干扰原理及应用》，光大证券研究所整理
表 13：RNAi 的特点
序号 特点
1 RNAi 是转录后水平的基因沉默机制
2 RNAi 具有很高的特异性，只降解与之序列相应的单个内源基因的 mRNA
3 RNAi 抑制基因表达具有很高的效率，是以催化放大的方式进行的
4 RNAi 抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体
资料来源：《RNA 干扰原理及应用》，光大证券研究所整理
RNA干扰技术应用
目前 RNAi 作为生命科学研究的一大热点，广泛应用于基因功能、病毒
防御、代谢调控、基因治疗等多种领域。作为一种新技术方法，RNAi 将在
后基因组研究时代为动植物、医学医疗上的研究提供一种新的路径。
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表 14：RNAi 的生物学应用
应用类别 应用阐述
抑制转座子活性 参与 RNAi 的 RNA 解螺旋酶的突变将引起部分基因沉默缺失,同时提高了反转录转座子活性
抵御病毒感染 RNAi 在生物体抵御外来病毒的入侵方面有着重要的作用,可能是其最原始的生物功能之一
参与机体生理调控 RNAi 过程中起关键作用的基因在生物的发育过程中同样起着重要作用,它们的突变往往造成发育的变异
动植物基因功能
针对某个已知的基因,设计可诱导其表达抑制的 siRNA,将其导入细胞或机体,使该基因的表达水平下降或完全抑制,
从而研究基因功能
信号转导通路 由于 RNAi 能高效特异地阻断基因的表达,可使其成为研究信号传导通路的良好工具
基因治疗
利用 RNAi 技术可以特异抑制与疾病有关的内源或外源基因,而不会对个体的生长发育产生影响,这一特性为 RNAi
技术在基因治疗上的应用开创了广阔的前景
资料来源：《RNA 干扰原理及应用》，光大证券研究所整理
、农作物的保护伞——RNA农药横空出世
作为未来最具发展潜质的农作物保护武器，RNA 农药利用 RNA 干扰技
术，阻止害虫或病菌进行相关蛋白质的翻译及合成，切断其信息传递，在基
因层面上杀死害虫和病菌。理论上，RNA 喷剂在对害虫、细菌甚至是病毒的
防治上均有卓效。
图 22：RNA喷雾农药杀虫机理
资料来源：光大证券研究所
此类 RNA 喷剂最早是由孟山都公司研发而成。早在 2007 年，孟山都公
司就开始了相关技术的研发，并在《自然-生物技术》发表小分子 RNA 抗虫
性状研究。2015 年底，公司推出 RNA 喷剂概念产品（公司称之为 BioDirect
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技术），并先后证实此产品对蜜蜂的保护作用（杀死蜂螨）以及对玉米虫害
的防治（杀死玉米根虫）。与转基因作物虫害防治机制不同的是，此类 RNA
喷剂操作方法与传统化学农药类似，仅仅是让小分子干扰 RNA 覆盖在作物
叶片表层，击杀食用叶片的害虫，整个技术也只是在基因表达水平上进行调
控，不需要对植物基因组织进行修饰——不使用转基因技术！同时，RNA 干
扰引起的基因沉默效应通常只会持续几天或者几周，人们可以在特定的时间
段进行喷洒，且不会对植物本体造成损害。
表 15：各类虫害防治方式的比较
类别 操作方法 作用机制 遗传性 防治效果 成本比较
化学农药 作物表层喷洒 化学方式毒死食用植株的昆虫 不具有遗传性 效果较好，但易产生抗药性 最低
转基因防治 作物基因编辑 使害虫不吃此类植株 具有遗传性 效果好，但单一性强 最高
RNA 喷剂 作物表层喷洒 基因层面击杀食用植株的昆虫 不具有遗传性 效果好，但具有一定的单一性 较高
资料来源：孟山都公司官网，光大证券研究所整理
除了杀死昆虫之外，RNA 喷剂在对抗病毒、细菌和真菌上也有较好的功
效。与虫害防治不同的是，小干扰 RNA 必须渗入到植物的细胞质中才能对
病毒和真菌发挥作用，即需要使用高压喷射。小干扰 RNA 将在细胞质内锁
定细菌的关键信使 RNA，抑制其蛋白质转录；或是与特定的 RNA 病毒进行
碱基配对，防治病毒繁殖。目前，孟山都公司已经成功完成了对特定昆虫、
真菌和病毒的防治实验。
表 16：RNA喷剂对不同种类病害防御机制
病害种类 喷洒方式 作用层面 防御机制
昆虫类害虫 常压喷洒 表层作用 利用小干扰 RNA 抑制昆虫体内消化系统中不可或缺的基因，使昆虫无法进食而亡
细菌和真菌 高压喷洒 细胞内作用 锁定特定细菌或致病介质的关键信使 RNA，抑制其蛋白质转录合成
病毒 高压喷洒 细胞内作用 使用序列互补的小干扰 RNA 摧毁 RNA 病毒的转录和复制
资料来源：孟山都公司公告，光大证券研究所整理
表 17：RNA农药成功实验案例
防治种类 实验案例
昆虫防治 针对攻击土豆的马铃薯甲虫
线虫防治 针对攻击蜜蜂的瓦螨
真菌防治
针对侵害小麦和大麦的铁锈病菌
针对侵害小麦的霜霉病菌
病毒防治
针对攻击番木瓜的烟草环斑病毒
针对攻击李树的李痘病毒
针对攻击四季豆的花叶病毒
资料来源：孟山都公司公告，《新发现》，光大证券研究所整理
多家农化巨头和实验室积极投入研发
眼下，各大农业科技公司均开始了有关 RNA 农药的研发。他们主要把
精力集中在抢夺RNA农药的专利权以及为这场农业新革命寻找操作方式上。
比利时生物科技公司 DevGen 是最早开始此类研发的公司，从 1997 年就率
先开始进行 RNAi 相关的研发工作，目前被孟山都收购。孟山都公司从 2010
年起每年投入数百万美元进行相关产品的研发，拜耳、先正达、陶氏化学、
巴斯夫等化工巨头们也先后开始了对 RNA 农药以及相关转基因产品的研发
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投资。目前，美国已经开展了首批田间试验，RNA 农药的商业化生产有望在
2020 年实现。
图 23：孟山都公司 RNA 干扰技术研发历程
资料来源：孟山都公司公告，光大证券研究所整理
图 24：2016 年全球农化巨头农业板块 R&D 图 25：2016 年全球农化巨头农业基因工程 R&D
资料来源：各公司公告，光大证券研究所整理 资料来源：各公司公告，光大证券研究所整理
澳大利亚昆士兰大学生物工程与纳米国家实验室研发成员于 2017 年 1
月成功研发出新一类 RNA 喷雾农药 BioClay（LDH-dsRNA），成功确保一
片烟草作物免受病害入侵长达 20 天的时间，在 RNA 农药的病毒防治上开拓
了一片新领域。研究小组还对豇豆和柿子椒农作物进行喷洒试验，认为这一
新技术还可以运用到棉花和其他一系列作物之上。他们所合成的 RNA 干扰
试剂与纳米级黏土结合在一起，利用黏土帮助小分子干扰 RNA 附着在植物
表层，帮助植物吸收其中的干扰 RNA，从而提高了喷剂的喷洒效率以及吸收
效率。这也是人类第一次通过修饰植物基因而不是改造植物基因来帮助农作
物存活的案例。此类 RNA 农药只是在需要的时候改变基因的表达，不具有
持久性，也不会使农作物具有相关遗传性。
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图 26：RNA农药对植物抗虫性的研究（5 天） 图 27：RNA农药对植物抗虫性的研究（20 天）
资料来源：《Nature Plant》，光大证券研究所整理 资料来源：《Nature Plant》，光大证券研究所整理
杂草控制
除草剂的耐药性问题是困扰全世界农民的一个大问题。数十年来，农药
企业只是不断地推出新产品，随着杂草的耐药性逐渐提升，高效除草剂正在
逐渐减少。草甘膦是孟山都公司的主打除草剂产品，商品名为农达，其除草
原理正是通过抑制植物内源性 EPSPS 蛋白的功能而抑制植物生长。如果杂
草中的 EPSPS 基因拷贝数太多、EPSPS 蛋白的表达量太高，草甘膦很可能
就无法达到除草效果。长期使用单一的草甘膦类除草剂，容易产生难以除去
的抗性杂草。孟山都公司巧妙的将针对 EPSPS 基因设计的双链 RNA 与农
达除草剂结合起来，抑制了杂草中多余的 EPSPS 基因表达成有功能的蛋白，
成功使具有草甘膦抗性的杂草全数枯萎。理论上，这些针对性极强的 RNA
除草剂能够找出并暂时阻断任何作物中的任何一个基因。这一技术的商业化
应用将为全球提供一种全新的除草制剂，帮助解决全球令人头疼的抗性杂草
问题。
、RNA农药——任重而道远
RNA 农药在成本上相较于普通化学农药来说依然较高，据孟山都公司披
露，1 克小干扰 RNA 成本 50 美元，且仅需要 克小干扰 RNA（5 美金）
就能够完全覆盖 1 公顷的农作物。虽然相比几年前 1 克小干扰 RNA 近 1000
美元的生产价格已经降低很多，但较之于现阶段普遍使用的毒死蜱、吡虫啉
等杀虫剂依然具有很高的使用成本。未来随着生产技术的不断发展，高纯度
小干扰 RNA 的生产成本降低到一定程度，RNA 农药才将有一定的市场竞争
力。
此外，虽然 RNA 农药在实验中已经展现了其显著的农作物保护能力，
但站在技术角度来讲，它的精准性、持续性和安全性并非令人高枕无忧。在
精准性上，人们目前还无法确定小干扰 RNA 在导入植物后将会具体沉默哪
些基因组。当务之急是人们尽可能精确的瞄准植物中需要杀灭的信使 RNA
以及选择最优针对性的小干扰 RNA。在持续性上，人们难以确定不同的小干
扰 RNA 在植物中会有多长寿命，RNA 农药的抗药性将持续多长时间，需要
多大的用量，这些都是亟待解决的问题。而在安全性上，人们不知道这些渗
入到植物内部的游离小分子 RNA 在进入人体后会不会产生副作用，人类吸
收 RNA 的相关风险尚未得到证实，其安全性依然有待考证。
2018-04-12 化工专题
敬请参阅最后一页特别声明 -27- 证券研究报告
图 28：RNA农药未知的使用风险
资料来源：光大证券研究所
RNA 农药的诞生给全球农业带来了第三次科技革命的契机，给人类的粮
食增产带来巨大的贡献，同时能够进行粮食生产环境的改良与可持续发展。
然而，向环境中引入大量靶向 RNA 将产生何种规模效应我们仍旧不得而知，
技术上的认知差距使人们对 RNA 农药的规模化使用的后果难以预期。就如
同转基因食品一样，RNA 农药前景一片美好，但仍有很长的路要走。
2018-04-12 化工专题
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行业及公司评级体系
评级 说明
行
业
及
公
司
评
级
买入 未来 6-12个月的投资收益率领先市场基准指数 15%以上；
增持 未来 6-12个月的投资收益率领先市场基准指数 5%至 15%；
中性 未来 6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至 5%；
减持 未来 6-12个月的投资收益率落后市场基准指数 5%至 15%；
卖出 未来 6-12个月的投资收益率落后市场基准指数 15%以上；
无评级
因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给出明确的
投资评级。
基准指数说明：A股主板基准为沪深 300 指数；中小盘基准为中小板指；创业板基准为创业板指；新三板基准为新三板指数；港
股基准指数为恒生指数。
分析、估值方法的局限性说明
本报告所包含的分析基于各种假设，不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性，
估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。
分析师声明
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