PNAS：基于CRISPR/cas9的基因驱动可以抑制农业害虫

来源：作者：人气：-发表时间：2023-06-14 13:52:00【大中小】

摘要：研究人员首次使用基因驱动系统来抑制一种重要的农业害虫。

根据北卡罗来纳州立大学的一项新研究，研究人员已经开发出一种基于CRISPR/Cas9的“归巢基因驱动系统”，可以用来抑制斑翅果蝇 Drosophila suzukii 的数量。这种果蝇是一种所谓的“spotted-wing Drosophila”，会破坏北美、欧洲和南美洲部分地区的软皮水果。

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了双CRISPR基因驱动系统，针对一种特定的斑翅果蝇基因，这种基因被称为doublesex，对果蝇的性发育很重要。CRISPR的意思是“排列有序的短回文重复序列”，Cas9是一种像分子剪刀一样切割DNA的酶。CRISPR系统源于细菌免疫系统，它可以识别并摧毁病毒和其他入侵者，目前正在开发中，作为人类、植物和动物健康问题的解决方案，以及其他用途。

北卡罗来纳州昆虫学家Max Scott是这篇《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)研究的论文通讯作者，他说，在许多实验中，以doublesex为目标导致雌性不育，因为雌性无法产卵。

图1 研究人员已经开发出一种基于CRISPR/Cas9的“归巢基因驱动系统”

Scott说:“这是第一次在农业害虫中进行所谓的归巢基因驱动，可能用于抑制害虫。”

基因驱动可以优先选择、改变或删除特定的特征或特征，并将这些编辑“驱动”给后代，有时导致将这些变化传递给后代的几率远远超过50%。

“基因驱动意味着有偏见的遗传，”Scott说。

研究人员使用一种荧光红色蛋白来标记果蝇基因蓝图或基因组中CRISPR/Cas9基因变化的存在。该论文称，基因驱动系统将这种荧光蛋白传递给了94-99%的后代。

研究人员还使用数学模型来预测基因驱动系统在实验室饲育箱中抑制特定果蝇种群的效率。该模型显示，每4只“野生”果蝇(非转基因)释放一只转基因果蝇，就可以在大约8到10代内减少果蝇的数量。

Scott说:“因为doublesex是如此保守的基因，在如此多的果蝇物种中，雌性的发育都需要这种基因，我认为归巢基因驱动策略可以用于其他害虫。”

Scott和他的合作者先前成功地用一种只产生雄性的菌株抑制了斑翅果蝇的数量，并且用类似的方法减少了新世界螺旋蝇（New World screwworm fly.）的实验室数量。

接下来的步骤包括在北卡罗来纳州进行试验。

“我们正在做群体饲育箱 population cage抑制实验。我们希望了解以1:4的比例反复释放果蝇是否会像模型所显示的那样抑制饲育箱里的果蝇数量，”Scott说。

参考资料：

[1] CRISPR-Cas9 based split homing gene drive targeting doublesex for population suppression of the global fruit pest Drosophila suzukii


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