Учёные создали первый генный драйв для борьбы с глобальным сельскохозяйственным вредителем
Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод манипуляции генами сельскохозяйственного вредителя, который захватил большую часть США и нанёс ущерб на миллионы долларов ценным ягодным и другим плодовым культурам.
Исследование под руководством Анны Букман в лаборатории Омара Акбари описывает первую в мире систему «генного драйва» — механизма для манипулирования генетическим наследованием — у Drosophila suzukii (плодовой мушки, известной как пятнистокрылая дрозофила).
Как сообщается 17 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences, Букман и её коллеги разработали систему генного драйва под названием Medea. В ней синтетический «токсин» и соответствующий «антидот» функционируют так, чтобы кардинально влиять на скорость наследования с почти 100%-ной эффективностью.
«Мы спроектировали систему генного драйва, которая сильно искажает наследование у этих мушек и может распространяться по их популяциям. Она обходит обычные правила наследования. Это новый метод для манипулирования популяциями этих инвазивных вредителей», — сказала Букман.
Высокоинвазивная мушка, родом из Японии, впервые была обнаружена на западном побережье США в 2008 году и теперь зарегистрирована в более чем 40 штатах. Пятнистокрылая дрозофила использует острый орган (яйцеклад), чтобы прокалывать созревающие плоды и откладывать яйца прямо внутрь урожая, что делает её гораздо более разрушительной, чем другие виды дрозофил. Drosophila suzukii, по сообщениям, стала причиной потерь доходов более чем на 39млн * *толькодляиндустриималинывКалифорнииипримерно * *700 млн в год в целом по США.
В контролируемых экспериментах в клетках с использованием синтетической системы Medea исследователи сообщили о до 100% эффективном искажении наследования в популяциях, прослеженных на протяжении 19 поколений.
«Мы представляем, например, замену диких мушек на мушек, которые живы, но не могут откладывать яйца прямо в чернику», — сказала Букман.
Применения новой системы синтетического генного драйва могут включать распространение генетических элементов, которые повышают восприимчивость к определённым факторам окружающей среды, например, температуре. Если будет достигнута определённая температура, гены внутри модифицированных мушек запустят их гибель. На другие виды плодовых мушек эта система не повлияет.
«Это первая система генного драйва у основного мирового сельскохозяйственного вредителя. Учитывая, что некоторые штаммы продемонстрировали 100% неменделевское соотношение передачи, что намного больше ожидаемых 50% для нормальной менделевской передачи, эта система в будущем может быть использована для контроля популяций D. suzukii», — сказал Акбари.
Ещё одной возможностью для новой системы генного драйва было бы повышение восприимчивости к экологически безопасным инсектицидам, уже используемым в сельском хозяйстве.
«Я думаю, все хотят иметь доступ к качественным свежим продуктам, которые ничем не загрязнены и не обработаны токсичными пестицидами. И если мы не справимся с Drosophila suzukii, потери урожая продолжат расти и могут привести к повышению цен. Так что эта система генного драйва — биологически и экологически безопасный способ защитить важную часть нашего продовольственного снабжения», — сказала Букман.