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研究人员开发了一种基于CRISPR/Cas9的“归巢基因驱动系统”，可用于抑制蚊子的数量果蝇suzukii醋蝇——所谓的“斑点翅膀”果蝇根据北卡罗来纳州立大学的一项新研究，这种真菌会破坏北美、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，针对特定的d . suzukii基因被称为doublesex这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。
针对doublesex北卡罗来纳州昆虫学家马克斯·斯科特(Max Scott)说，在许多实验中，这种基因导致雌性不育，因为雌性无法产卵纸美国国家科学院院刊这就是我们的研究．
斯科特说:“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，”斯科特说。
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抑制给定基因的效率d . suzukii实验室笼中的种群。该模型显示，每4只“野生”苍蝇(非转基因)释放一只转基因苍蝇，就可以在大约8到10代内减少苍蝇的数量。
斯科特说:“因为双性恋是如此保守的基因，在如此多的苍蝇物种中，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。”
斯科特和合作者之前展示过成功压制d . suzukii使用只产生雄性的菌株的种群也用了类似的方法来减少新世界螺旋蝇的实验室数量．
接下来的步骤包括在北卡罗来纳州温室的笼子里进行试验。
“我们正在做小种群笼子抑制实验。我们希望了解以1:4的比例反复释放苍蝇是否会像模型所显示的那样抑制笼子里的苍蝇数量，”斯科特说。
北卡罗来纳州立大学博士后研究员Amarish K. Yadav、Cole Butler、Akihiko Yamamoto、Anandrao A. Patil和Alun L. Lloyd共同撰写了这篇论文。该研究得到了美国农业部国家粮食与农业研究所生物技术风险评估研究项目2016-33522-25625、2020-33522-32317和2021-33522-35341的支持。
-kulikowski -
给编辑的说明以下是论文摘要。
“基于CRISPR-Cas9的分裂归巢基因驱动，针对双性人抑制全球水果害虫果蝇suzukii"
作者: Amarish K. Yadav, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil, Alun L. Lloyd和Maxwell J. Scott，北卡罗来纳州立大学
发表2023年6月12日美国国家科学院院刊
摘要基于遗传的方法为控制害虫提供了环境友好的特定物种的方法。其中一种方法是CRISPR归巢基因驱动，它针对发育所必需的基因，可以提供非常有效和经济的控制。虽然在开发蚊子病媒归巢基因驱动方面取得了重大进展，但在农业害虫方面进展甚微。在这里，我们报告的发展和评估分裂归巢驱动器的目标doublesex基因果蝇suzukii,软皮水果的入侵害虫。由dsx sgRNA和DsRed基因组成的驱动成分被引入到dsx的女性特异性外显子中，该外显子对女性的功能至关重要，而对男性则不是。然而，在大多数菌株中，半合子雌性不育并产生雄性dsx转录本。通过改良的归巢驱动器，包括一个最佳剪接受体位点，来自四个独立系的半合子雌性都是可育的。在含有Cas9基因的细胞系中观察到DsRed基因的高传输率(94-99%)d . suzukiinano启动子。在Cas9切割位点附近具有小框内缺失的dsx突变等位基因没有功能，因此不会提供抵抗驱动的能力。最后，数学模型表明，该菌株可用于抑制实验室网箱中d . suzukii以相对较低的释放比(1:4)重复释放。我们的研究结果表明，分裂CRISPR归巢基因驱动菌株可能提供有效的控制手段d . suzukii人群。
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