研究人员开发出针对全球作物害虫的首个基因驱动

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的生物学家已经开发出一种操纵农业害虫基因的方法，这种基因已经侵入美国大部分地区并对高价值的浆果和其他水果作物造成数百万美元的损害。

由Anna Buchman在新的加州大学圣地亚哥分校昆虫遗传学教授Omar Akbari实验室领导的研究描述了世界上第一个“基因驱动”系统 - 一种操纵遗传继承的机制 -果蝇(Drosophila suzukii)，一种通常被称为斑点的果蝇- 果蝇。

正如4月17日在美国国家科学院院刊上报道的那样，Buchman和她的同事开发了一种基因驱动系统，称为Medea(以杀死她后代的神话中的希腊女巫命名)，其中含有合成的“毒素”和相应的“解毒剂”。以近乎完美的效率显着影响遗传率。

“我们设计了一种基因驱动系统，可以极大地抑制这些果蝇的遗传，并可以通过它们的种群传播，”Buchman说。“它绕过了正常的遗传规则。这是一种操纵这些侵入性害虫种群的新方法，它们首先不属于这里。”

这种高侵入性苍蝇原产于日本，于2008年首次在西海岸被发现，现已在40多个州报道。斑点翼果蝇使用一种称为产卵器的尖锐器官来刺穿成熟果实，并将卵直接存放在作物内，使其比仅在腐烂果实上产卵的其他果蝇果蝇更具破坏性。据报道，果蝇(Drosophila suzukii)仅为加利福尼亚树莓业带来了超过3900万美元的收入损失，而美国每年的收入损失估计为7亿美元。

在使用合成Medea系统的斑点翼果蝇的笼养实验中，研究人员报告了在19代下降的群体中高达100%的有效遗传偏差。

“例如，我们设想用活着的苍蝇代替野生苍蝇，但不能直接在蓝莓中产卵，”Buchman说。

新的合成基因驱动系统的应用可以包括传播遗传元件，其赋予对某些环境因素(例如温度)的易感性。例如，如果达到某个温度，则经修饰的斑点翅蝇内的基因将触发其死亡。其他种类的果蝇不会受到这种系统的影响。

“这是全球主要作物害虫中的第一个基因驱动系统，”Akbari说，他最近将他的实验室从UC Riverside搬到了加州大学圣地亚哥分校，研究开始了。“鉴于一些菌株表现出100%的非孟德尔传播率，远远高于正常孟德尔传播的50%，该系统将来可用于控制D. suzukii的种群。”

新基因驱动系统的另一种可能性是增强对农业工业中已经使用的环境友好型杀虫剂的敏感性。

“我认为每个人都希望获得质量好的新鲜农产品，这些农产品没有受到任何污染，也没有用有毒农药进行处理，因此如果我们不处理果蝇果蝇，农作物的损失将会继续，并可能导致价格上涨，”Buchman说。“因此，这种基因驱动系统是一种生物友好，环保的方式，可以保护我们食物供应的重要部分。”

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