基于CRISPR/Cas9的基因驱动可以抑制农业害虫

研究人员开发了一种基于CRISPR/Cas9的“归巢基因驱动系统”，可用于抑制果蝇种群数量——所谓的“斑点翼果蝇”会破坏北美、欧洲和部分地区的软皮水果南美洲——根据北卡罗来纳州立大学的最新研究。

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，该系统针对一种名为doublesex的特定D.suzukii基因，这对果蝇的性发育很重要。CRISPR代表“成簇的规则间隔短回文重复序列”，而Cas9是一种像分子剪刀一样切割DNA的酶。CRISPR系统源自识别和摧毁病毒和其他入侵者的细菌免疫系统，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马克斯·斯科特(MaxScott)说，在许多实验中，针对双性基因导致雌性不育，因为雌性无法产卵，他是美国国家科学院院刊上一篇描述该研究的论文的通讯作者。

“这是农业害虫中第一个所谓的归巢基因驱动，可能用于抑制，”斯科特说。

基因驱动可以优先选择、改变或删除特定的性状或特征，并通过后代“驱动”这些编辑，导致有时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。

研究人员使用荧光红色蛋白来标记果蝇遗传蓝图或基因组中CRISPR/Cas9遗传变化的存在。该论文报道，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笼子中抑制给定D.suzukii种群的效率。该模型表明，每四只“野生”苍蝇(那些未经过基因改造的苍蝇)只释放一只改良苍蝇，可以在大约8到10代内抑制苍蝇种群。

“因为双性是许多苍蝇物种中雌性发育所需的保守基因，我认为归巢基因驱动策略可以用于其他害虫，”斯科特说。

Scott及其合作者之前曾使用一种仅产生雄性的菌株成功地抑制了D.suzukii种群，并且还使用了类似的方法来减少新世界螺旋蝇的实验室种群。

接下来的步骤包括在北卡罗来纳州温室的笼子中进行封闭试验。

“我们正在进行小型笼子抑制实验。我们希望了解以1:4的比例重复释放苍蝇是否会像模型所建议的那样抑制笼子中的苍蝇种群，”斯科特说。