利用CRISPR/Cas9基因驱动靶向transformer基因实现果蝇性别转换及种群抑制的创新策略

本综述系统探讨了transformer（tra）基因在铃木果蝇（Drosophila suzukii）性别决定中的关键作用，并创新性地开发了基于CRISPR/Cas9的归巢基因驱动系统。研究证实靶向Dstra基因可诱导XX个体雄性化并显著降低种群繁殖力，为农业害虫的遗传防治提供了新思路（基因驱动/性别转换/种群抑制）。

　　

Highlight

Dstra基因在双翅目昆虫性别决定通路中展现高度保守性，其性别特异性剪接模式产生功能性雌性特异TRA蛋白。通过胚胎注射Dstra dsRNA成功实现XX个体表型雄性化，这些假雄性个体呈现间性形态并发育异常卵巢。

Discussion

本研究首次在铃木果蝇中系统解析tra基因的功能机制及基因驱动应用。Dstra基因结构与功能在果蝇科中高度保守，但与实蝇科同源基因差异显著。其性别特异性调控通过选择性剪接实现，仅雌性个体产生全功能TRA蛋白。雄性特异性转录本包含雄性特有外显子，可能编码截短型非功能性蛋白。

CRISPR/Cas9介导的归巢基因驱动靶向Dstra基因位点，成功构建含多重Dstra单导向RNA(sgRNAs)和vasa启动子驱动Cas9的表达系统。在G0和G1代染色体雌性个体中观察到外生殖器和性腺的异常发育，这些个体异常表达雄性特异性doublesex(dsx)转录本。值得注意的是，Dstra基因敲除导致相应性别个体育性显著降低，DsRed基因传递率保持中等水平(63.54%)。

该基因驱动系统通过性别转换实现种群抑制的策略具有重要应用潜力。相比传统不育昆虫技术(SIT)，这种自持续型基因驱动只需少量初始释放即可在种群中扩散，为农业害虫治理提供更经济持久的解决方案。然而实验室成果向田间应用转化仍需充分考虑生物安全和环境风险评估。

Conclusion

研究成果不仅证实Dstra基因在性别决定中的保守功能，更凸显了基于性别转换的抑制型基因驱动策略在铃木果蝇防控中的巨大潜力。这种靶向关键性别决定基因的精准遗传调控手段，为入侵性害虫的绿色防控开辟了新途径。