摘要
秋粘虫（Spodoptera frugiperda）是一种在全球范围内具有严重破坏性的鳞翅目入侵害虫，最近入侵了非洲和亚洲，威胁到了粮食安全。传统的管理方法，包括使用化学杀虫剂，往往由于各种原因而效果不佳，这迫切需要探索替代策略。在这方面，基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术已经成为昆虫功能基因组学的有力工具，可以用于引入特定位置的突变以实现多种目的。在这项研究中，我们应用多重CRISPR/Cas9核糖核蛋白（RNP）注射技术破坏了S. frugiperda中的两个关键基因：调节翅膀图案的spalt（Sfspalt）基因和参与眼睛色素形成的色氨酸2,3-双加氧酶（Sfto/vermillion）基因。将sgRNA/Cas9核糖核蛋白复合物微注入刚孵化的卵中后，观察到了明显的表型变化，包括翅膀色素的变化、眼斑图案的修改以及金黄色的眼睛。基因分型和ICE分析确认了目标位点上存在移码突变，这些突变解释了观察到的表型变化。值得注意的是，尽管检测到了突变，但只有单个个体同时携带这两个基因的突变。这些结果证明了多重CRISPR/Cas9编辑技术在S. frugiperda中的技术可行性，但也表明在当前实验条件下，确认的突变事件发生频率较低。因此，这项研究建立了一种多重编辑平台的初步工作流程，为进一步优化针对这种重要农业害虫的性别相关基因的基因组编辑策略提供了基础性见解。
总结
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这是首次报道针对秋粘虫Spodoptera frugiperda翅膀图案（spalt）和眼睛色素（vermillion）基因的多重CRISPR/Cas9基因组编辑研究。
- 基于核糖核蛋白（RNP）的胚胎微注射技术能够在一代内同时破坏发育相关基因和色素形成相关基因。
- 基因编辑后的个体表现出明显的、易于观察的表型特征，包括翅膀色素变化、眼斑减少以及金黄色的眼睛。
- CRISPR诱导的突变产生了移码和早终止密码子，导致蛋白质截断和基因功能丧失，这一点通过测序和ICE分析得到了证实。
- 本研究建立了可见的标记基因，作为基因组编辑成功的可靠指标，并为非模式昆虫的功能基因组学和害虫遗传管理提供了可靠的多重编辑工作流程。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。由于隐私或伦理限制，这些数据并未公开。
