NC Staten tutkijoiden geeninmuokkausjärjestelmä voisi tukahduttaa ärsyttäviä hedelmätuholaisia

Tutkijat ovat kehittäneet CRISPR/Cas9:ään perustuvan "kotigeenin ohjausjärjestelmän", jota voitaisiin käyttää tukahduttamaan Drosophila suzukii etikkakärpäsiä – niin sanottuja "täpläsiipisiä". Drosophila", jotka tuhoavat pehmeäkuorisia hedelmiä Pohjois-Amerikassa, Euroopassa ja osissa Etelä-Amerikkaa - North Carolina State Universityn uuden tutkimuksen mukaan.

NC State -tutkijat kehittivät kaksi CRISPR-geeniohjausjärjestelmää, jotka kohdistuivat tiettyyn D. suzukii geeni nimeltä kaksoissukupuolinen, mikä on tärkeää kärpästen seksuaaliselle kehitykselle. CRISPR tarkoittaa "klusteroitua säännöllisesti välissä olevia lyhyitä palindromisia toistoja" ja Cas9 on entsyymi, joka leikkaa DNA:ta kuin molekyylisakset. CRISPR-järjestelmät ovat peräisin bakteerien immuunijärjestelmistä, jotka tunnistavat ja tuhoavat viruksia ja muita hyökkääjiä, ja niitä kehitetään ratkaisuiksi ihmisten, kasvien ja eläinten terveyteen liittyviin ongelmiin muun muassa.

Kohdistaminen kaksoissukupuolinen geeni johti naisten hedelmällisyyteen lukuisissa kokeissa, koska naaraat eivät kyenneet munimaan, sanoo Max Scott, NC Staten entomologi, joka on vastaava kirjoittaja paperia sisään Proceedings of the National Academy of Sciences joka kuvaa tutkimusta.

"Tämä on ensimmäinen maatalouden tuholaisissa käytetty ns. homeing-geeniajo, jota voitaisiin mahdollisesti käyttää tukahduttamiseen", Scott sanoi.

Geenikäytöt voivat ensisijaisesti valita, muuttaa tai poistaa tiettyjä piirteitä tai ominaisuuksia ja "ajaa" näitä muokkauksia tuleville sukupolville, mikä johtaa toisinaan paljon suurempiin kuin 50%-mahdollisuuksiin siirtää nämä muutokset jälkeläisille.

"Geeniajattelu tarkoittaa puolueellista perintöä", Scott sanoi.

Tutkijat käyttivät fluoresoivaa punaista proteiinia osoittamaan CRISPR/Cas9-geneettisen muutoksen läsnäolon kärpäsen geneettiseen suunnitelmaan tai genomiin. Geeniohjausjärjestelmät välittivät tämän fluoresoivan proteiinin jälkeläisten 94-99%:hen, paperi raportoi.

Tutkijat käyttivät myös matemaattista mallintamista ennustaakseen, kuinka tehokkaasti geeniohjausjärjestelmä tukahduttaisi tietyn D. suzukii populaatio laboratoriohäkeissä. Mallintaminen osoitti, että vain yhden muunnetun kärpäsen vapauttaminen jokaista neljää "villiä" kärpästä kohden – jotka eivät ole geneettisesti muunnettuja – voisivat tankkiperhopopulaatioita noin 8–10 sukupolven kuluessa.

"Koska kaksoissukupuoli on niin konservoitunut geeni, jota tarvitaan naaraskehitykseen niin monissa kärpäslajeissa, uskon, että kotiutumisgeenien ohjausstrategiaa voitaisiin käyttää muihin tuholaisiin", Scott sanoi.

Scott ja yhteistyökumppanit näyttivät aiemmin onnistuminen tukahduttamisessa D. suzukii populaatiot, jotka käyttävät kantaa, joka tuottaa vain miehiä ja käytti myös a samanlainen menetelmä pienentää uuden maailman ruuvimatokärpäsen laboratoriopopulaatioita.

Seuraavat vaiheet sisältävät sisältyneet koekokeet häkeissä NC Staten kasvihuoneessa.

"Teemme pieniä populaatiohäkkien tukahduttamiskokeita. Toivomme saavamme tietää, tukahduttavatko toistuvat kärpästen irrottamiset suhteessa 1:4 häkissä, kuten mallinnus ehdottaa, Scott sanoi.

Amarish K. Yadav, NC State post doc -tutkija ja johtava kirjailija, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil ja Alun L. Lloyd ovat kirjoittaneet paperin. Tutkimusta tukivat Yhdysvaltain maatalousministeriön kansallisen elintarvike- ja maatalousinstituutin Biotechnology Risk Assessment Research -ohjelman apurahat 2016-33522-25625, 2020-33522-32317 ja 2021-33522-35341.

(C) NCSU

Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire