综述:CRISPR介导的实蝇类害虫种群控制新工程

【字体: 时间:2025年07月30日 来源:Current Opinion in Insect Science 4.8

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  这篇综述聚焦CRISPR/Cas9技术在实蝇科害虫防治中的创新应用,系统阐述了基因编辑工具优化、雌性剔除(SIT改进)和雄性不育诱导等突破性进展,为替代传统辐射不育技术(SIT)提供了精准遗传调控方案。

  

CRISPR/Cas9原理验证性基因敲除
通过胚胎显微注射核糖核蛋白复合体(RNP),研究者首先在地中海实蝇(Ceratitis capitata)中敲除白化眼基因(we),建立表型筛选体系。类似策略随后在橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)和加勒比实蝇(Anastrepha suspensa)中复制成功,靶向基因为酪氨酸羟化酶(th)和黄色基因(yellow),分别导致黑色素合成障碍和体色异常。

CRISPR/Cas9基因敲入
利用单链寡核苷酸(ssODN)模板,地中海实蝇实现HDR介导的基因标记,为后续构建自限性种群系统奠定基础。在橘小实蝇中,通过引入荧光标记基因构建遗传追踪体系,显著提升释放个体的野外监测效率。

传统种群控制技术改良
维也纳8品系(VIENNA 8)通过Y染色体易位整合白蛹(wp)和温度敏感致死(tsl)基因,但存在雄性半不育缺陷。CRISPR技术揭示tsl实际作用于胚胎发育期,促使开发新型温度敏感性别筛选系统。

靶向雌性发育通路
敲除性别决定关键基因tra导致橘小实蝇和地中海实蝇出现雌性向雄性转化,而tra2突变则产生间性个体。双基因(dsx/fru)调控系统在橘小实蝇中实现100%雄性化,配合雌性特异性致死(fsl)基因驱动,可完全消除释放群体中的雌性个体。

诱导雄性不育策略
橘小实蝇中甲基转移酶(Mettl3/14)、睾丸特异性丝氨酸激酶1(tssk1)等基因敲除导致精子发生障碍,孵化率下降70%-90%。特别值得注意的是,拓扑异构酶(topi)突变使精子丧失运动能力,但保持交配竞争力,完美契合SIT需求。

结论展望
尽管地中海实蝇已建立基于CRISPR的自我传播型基因驱动系统,但跨物种适配性仍需优化。未来研究应聚焦基因编辑效率提升、抗性演化监测及生态风险评估,推动该技术从实验室走向田间应用。

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