System edycji genów opracowany przez badaczy ze stanu NC mógłby powstrzymać uciążliwe szkodniki owocowe

Naukowcy opracowali „system napędu genów naprowadzających” oparty na CRISPR/Cas9, który można wykorzystać do tłumienia populacji Drosophila suzukii muchy octowe – tzw. „cętkowane”. Drosophila”, które niszczą owoce o miękkiej skórce w Ameryce Północnej, Europie i niektórych częściach Ameryki Południowej – wynika z nowych badań przeprowadzonych na North Carolina State University.

Naukowcy z NC State opracowali podwójne systemy napędu genowego CRISPR, które są ukierunkowane na konkretny cel D. suzukii gen tzw podwójna płeć, co jest ważne dla rozwoju płciowego much. CRISPR oznacza „skupione, regularnie rozmieszczone krótkie powtórzenia palindromowe”, a Cas9 to enzym, który przecina DNA niczym molekularne nożyczki. Systemy CRISPR wywodzą się z bakteryjnych układów odpornościowych, które rozpoznają i niszczą wirusy i innych najeźdźców, i są opracowywane między innymi jako rozwiązania problemów zdrowotnych ludzi, roślin i zwierząt.

Celowanie w podwójna płeć W licznych eksperymentach gen doprowadził do bezpłodności samic, ponieważ samice nie były w stanie składać jaj, mówi Max Scott, entomolog ze stanu Karolina Północna, który jest współautorem papier w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk który opisuje badania.

„To pierwszy tak zwany napęd genów naprowadzających u szkodnika rolniczego, który potencjalnie można wykorzystać do zwalczania” – powiedział Scott.

Napędy genowe mogą preferencyjnie wybierać, zmieniać lub usuwać określone cechy lub cechy i „przekazywać” te zmiany przyszłym pokoleniom, co czasami daje znacznie większą niż w przypadku 50% szansę przekazania tych zmian potomstwu.

„Napęd genowy oznacza dziedziczenie stronnicze” – powiedział Scott.

Naukowcy wykorzystali fluorescencyjne czerwone białko, aby oznaczyć obecność zmiany genetycznej CRISPR/Cas9 w planie genetycznym, czyli genomie muchy. Jak podaje artykuł, systemy napędu genowego przekazały to fluorescencyjne białko 94-99% potomstwa.

Naukowcy wykorzystali także modelowanie matematyczne, aby przewidzieć, jak skutecznie system napędu genów będzie tłumił dane zjawisko D. suzukii populację w klatkach laboratoryjnych. Modelowanie wykazało, że wypuszczanie tylko jednej zmodyfikowanej muchy na każde cztery „dzikie” muchy – te, które nie są genetycznie zmodyfikowane – może spowodować zagęszczenie populacji much w ciągu około ośmiu do dziesięciu pokoleń.

„Ponieważ podwójna płeć jest tak konserwatywnym genem niezbędnym do rozwoju samic tak wielu gatunków much, myślę, że strategię napędzania genów naprowadzających można zastosować w przypadku innych szkodników” – powiedział Scott.

Scott i współpracownicy pokazali to wcześniej sukces w tłumieniu D. suzukii populacji stosujących szczep wytwarzający wyłącznie samce i również użył A podobną metodę ograniczenia populacji laboratoryjnej muchy ślimakowej z Nowego Świata.

Kolejne kroki obejmują ograniczone eksperymenty próbne w klatkach w szklarni stanu NC.

„Przeprowadzamy eksperymenty z tłumieniem klatek w małych populacjach. Mamy nadzieję dowiedzieć się, czy powtarzające się wypuszczanie much w stosunku 1:4 zmniejszy populację much w klatce, jak sugeruje model” – powiedział Scott.

Amarish K. Yadav, badacz ze stopniem doktora w stanie Karolina Północna i główny autor, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil i Alun L. Lloyd są współautorami artykułu. Badania były finansowane z grantów z programu badań nad oceną ryzyka biotechnologii 2016-33522-25625, 2020-33522-32317 i 2021-33522-35341 przyznanych przez Narodowy Instytut Wyżywienia i Rolnictwa Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.

(C) NCSU

Oryginalne źródło artykułu: WRALTechWire