用 CRISPR 精确遗传控制害虫

来源: 生物通 / 作者: 伍松 / 时间: 2019-01-10
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利用 CRISPR 基因编辑工具,加州大学圣地亚哥分校和加州大学伯克利分校的 Nikolay Kandul 和 Omar Akbari 等人设计了一种改变昆虫性别决定和生育能力的关键基因的方法——精确引导不育昆虫技术(precision-guided sterile insect technique,pgSIT)。

文章发表在 1 月 8 日的《Nature Communications》杂志。研究人员报告,当 pgSIT 来源的虫卵被引入目标群体后,成年不育雄性出现。这就产生了一种新的、环境友好的、成本相对较低的控制害虫种群的方法。

“CRISPR 技术使我们的团队有能力开发新的、有效的、物种特异的、自我限制的、安全的和可扩展的遗传种群控制技术,这种技术在面对大量害虫和虫媒疾病方面具有显著的开发利用价值,” 加州圣地亚哥分校生物科学系助理教授 Akbari 说。“未来,我们坚信这项技术将安全地应用于该领域,抑制甚至根除目标物种,从而彻底改变昆虫的管理和控制方式。”

20 世纪 30 年代以来,农业研究人员已经采用精选的方法将不育雄性昆虫放归野外,20 世纪 50 年代,美国实施了一种利用受辐射雄性昆虫的方法来消灭被称为 “新世界螺旋虫蝇” 的一种害虫,这种昆虫吃动物的肉,并对牲畜造成广泛的损害。这种基于辐射的不育系昆虫制造在墨西哥和中美洲部分地区使用,并延续至今。

过去的一年半,Kandu 和 Akbari 在果蝇模型中开发了 pgSIT,精确地同时破坏雌性生存能力和雄性繁殖能力关键基因,而不是采用辐射。研究人员说,pgSIT 能以 100% 的效率产生不育雄性后代,由于靶基因是跨多昆虫物种常见的,研究人员相信,这项技术可用于一系列昆虫,包括传播疾病的蚊子。

研究人员设想了一个系统,在这个系统中,科学家通过基因操纵目标害虫的卵,然后,这些卵被运送到世界上任何一个害虫泛滥的地方,避免了现场生产的设施需要。研究人员说,一旦卵被部署到虫害灾区,这些刚出生的不育雄性将与野外雌性交配,并继续产生不育后代,从而导致种群数量下降。

“这是一个有关古老技术的革新,” 加州大学圣地亚哥分校生物科学系助理科学家 Kandul 说。“这种新颖的变化非常容易延伸至其他物种,例如传播疾病的蚊子和以珍贵葡萄酒葡萄为食的害虫。”

它有别于不断自我繁殖的 “基因驱动” 系统,后者通过一代一代地传播不断扩增基因改变。相反,pgSIT 被认为是一个 “死胡同”,雄性不育有效地关闭了后代的大门。

文章指出,pgSIT 是一种环境安全且经过验证的技术。“这项工作如果扩展到其他害虫上,可能将是处理多种虫媒传播疾病,降低全球农业严重损失的普遍且非常有用的战略,”Tata 遗传学和社会研究所全球总监 Suresh Subramani 评价。

原文检索:

Transforming insect population control with precision guided sterile males with demonstration in flies

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