加勒比实蝇精子发生特异性基因同源物的序列分析与表达研究:为昆虫不育技术(SIT)提供新型分子靶点

【字体: 时间:2025年09月09日 来源:Insect Science 3

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  来自佛罗里达大学的科研团队针对昆虫不育技术(SIT)中辐射绝育导致的雄虫适应性下降问题,创新性地研究了加勒比实蝇(Anastrepha suspensa)精子发生相关基因。通过鉴定果蝇雄性生育基因wampa(编码轴丝动力蛋白亚基)和Prosα6T(蛋白酶体亚基)的同源物,发现wampa在睾丸特异性表达,而Prosα6组成型亚基广泛分布。该研究为开发基于基因编辑(靶向wampa敲除)或睾丸特异性启动子(驱动致死效应物)的非辐射绝育方案提供了关键分子靶点,将显著提升SIT技术在害虫防控中的应用效能。

  

这项突破性研究揭示了加勒比实蝇(Anastrepha suspensa)精子发生的关键分子机制。科研人员聚焦两种果蝇雄性生育基因的同源物:wampa编码的卷曲螺旋动力蛋白亚基对轴丝组装至关重要,而Prosα6T蛋白酶体亚基则影响精子个体化和核成熟。

通过深度测序和转录组分析,团队发现wampa同源基因在睾丸呈现特异性高表达,而在雌雄个体体组织中几乎不表达。有趣的是,虽然未发现Prosα6T直系同源物,但其组成型亚基Prosα6在睾丸、雌雄体组织均有表达。这些发现通过实时定量PCR(qPCR)和原位杂交得到验证。

该成果为昆虫不育技术(Sterile Insect Technique, SIT)提供了创新解决方案:wampa基因可作为CRISPR基因编辑的理想靶点,其特异性启动子可用于驱动凋亡基因(如hid或reaper)在精子发生过程中的时空特异性表达。相比传统辐射绝育,这种遗传绝育策略能保持雄虫交配竞争力,对防控地中海实蝇等农业害虫具有重大应用价值。

研究还发现β2-微管蛋白在加勒比实蝇中可能不具备睾丸特异性,这凸显了物种间生殖基因调控的差异性。团队建议将wampa与其它睾丸特异基因(如axoneme-associated蛋白)联用,构建多重遗传绝育系统以预防抗性产生。这些发现为开发下一代环境友好型害虫防控技术奠定了分子基础。

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