Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Плодовая мушка Drosophila melanogaster , часто используемая в исследованиях генетической модификации
Часть серии по
Генная инженерия
Генная инженерия logo.png
 
Генетически модифицированные организмы
История и регулирование
Процесс
Приложения
Споры

Генетически модифицированный ( ГМ ) насекомое представляет собой насекомое , которое было генетически модифицирован , либо с помощью мутагенеза , или более точных процессов трансгенеза или cisgenesis . Мотивы использования ГМ насекомых включают цели биологических исследований и генетическую борьбу с вредителями . Генетическая борьба с вредителями основана на последних достижениях в области биотехнологии и растущем репертуаре секвенированных геномов для борьбы с популяциями вредителей, включая насекомых. Геномы насекомых можно найти в генетических базах данных, таких как NCBI, [1]и базы данных, более специфичные для насекомых, такие как FlyBase, [2] VectorBase, [3] и BeetleBase. [4] В 2011 году начата инициатива по секвенированию геномов 5000 насекомых и других членистоногих, получивших название i5k. [5] Некоторые чешуекрылые (например, бабочки-монархи и тутовые шелкопряды ) были генетически модифицированы в природе с помощью осы- браковируса . [6]

Типы генетической борьбы с вредителями [ править ]

Метод стерильных насекомых (МСН) был концептуально разработан в 1930-х и 1940-х годах и впервые применен в окружающей среде в 1950-х годах. [7] [8] [9] МСН - это стратегия борьбы, при которой самцы насекомых стерилизуются, обычно путем облучения, а затем выпускаются для спаривания с дикими самками. Если выпущено достаточно самцов, самки будут спариваться с в основном бесплодными самцами и откладывать нежизнеспособные яйца. Это приводит к гибели популяции насекомых (численность насекомых чрезвычайно уменьшается), а в некоторых случаях может привести к локальному уничтожению. Облучение - это форма мутагенеза, которая вызывает случайные мутации в ДНК.

Выпуск насекомых, несущих доминантную летальность (RIDL), представляет собой стратегию борьбы с использованием генно-инженерных насекомых, которые имеют (несут) летальный ген в своем геноме (ДНК организма). Летальные генывызывают смерть в организме, а гены RIDL убивают только молодых насекомых, обычно личинок или куколок. Подобно тому, как карие глаза преобладают над голубыми, этот летальный ген является доминантным, так что все потомки насекомых RIDL также наследуют летальный ген. У этого смертельного гена есть молекулярный переключатель, позволяющий выращивать этих насекомых RIDL. Смертельный ген отключается, когда насекомых RIDL массово выращивают в насекомых, и включается, когда они выпускаются в окружающую среду. Самцы и самки RIDL выпускаются для спаривания с дикими самцами, и их потомство умирает, когда достигает стадии личинки или куколки из-за летального гена. Это приводит к гибели популяции насекомых. Этот метод разрабатывается для некоторых насекомых, а для других насекомых были испытаны в полевых условиях. Он использовался на Больших Каймановых островах,Панама и Бразилия для борьбы с комарами-переносчиками денге,Ae. аегипти. [10] [11] [12] Он разрабатывается для использования с пяденицей ( Plutella xylostella ), [13] [14] средиземноморской мухой [15] [16] и оливковой мухой. [17]

Техника несовместимых насекомых (IIT) - Wolbachia

Эффект материнского доминирующего эмбрионального ареста (Медея)

X-измельчитель

Проблемы [ править ]

Существуют опасения по поводу повседневного использования тетрациклина для контроля экспрессии летальных генов. Существуют вероятные пути развития генов устойчивости в бактериях в кишечнике ГМ-насекомых, питающихся тетрациклином, и оттуда для широкого распространения в окружающей среде. Например, гены устойчивости к антибиотикам могут передаваться бактериям кишечной палочки и плодам средиземноморскими плодовыми мушками ГМ ( Ceratitis capitata ).

Релизы [ править ]

В январе 2016 года было объявлено, что в ответ на вспышку вируса Зика Национальный комитет Бразилии по биобезопасности одобрил выпуск большего количества генетически модифицированных комаров Aedes aegypti по всей стране. Ранее в июле 2015 года, Oxitec опубликовала результаты испытаний в Juazeiro регионе Бразилии, так называемых «самоограничения» комаров, бороться с лихорадкой денге, Chikungunya и Зика вирусы. Они пришли к выводу, что популяция комаров сократилась примерно на 95%. [18] [19]

Измененные виды [ править ]

Биологические исследования [ править ]

  • Плодовые мушки ( Drosophila melanogaster ) - модельные организмы, используемые в целом ряде биологических дисциплин (например, нейробиология , популяционная генетика , экология , поведение животных , систематика , геномика и развитие ). [20] [21] [22] Многие исследования, проведенные с видами Drosophila , были основополагающими в их соответствующих областях, и они остаются важными моделями для других организмов, включая человека. Например, они способствовали пониманию экономически важных насекомых и исследованию болезней и развития человека. [23][24] Плодовых мушек часто отдают предпочтение перед другими животными из-за их короткого жизненного цикла, скорости воспроизводства, низких требований к содержанию и подверженности мутагенезу. Они также являются модельными генетическими организмами по историческим причинам, являясь одними из первых модельных организмов и имеющих высококачественный законченный геном .

Генетическая борьба с вредителями [ править ]

  • Комар желтой лихорадки ( Aedes aegypti )
  • Малярийный комар ( Anopheles gambiae и Anopheles stephensi ) [25] [26] [27]
  • Розовая совка ( Pectinophora gossypiella )

Мотылек [ править ]

Алмазная моль

Гусеницы алмазной моли наедаются овощами семейства крестоцветных, такими как капуста, брокколи, цветная капуста и капуста, что обходится фермерам в 5 миллиардов долларов (3,2 миллиарда фунтов стерлингов) в год. [28] В 2015 году Oxitec разработала генетически модифицированную моли, производящую нежизнеспособные самки, чтобы контролировать популяции, способные выработать устойчивость к инсектицидам. Изначально ГМ-насекомые были помещены в клетки для полевых испытаний. Ранее моль была первым вредителем сельскохозяйственных культур, выработавшим устойчивость к ДДТ [29], и в конечном итоге стала устойчивой к 45 другим инсектицидам. [30] В Малайзии моль стала невосприимчивой ко всем синтетическим аэрозолям. [31] Ген представляет собой комбинацию ДНК вируса ибактерия . В более раннем исследовании содержащиеся в неволе самцы, несущие ген, уничтожили сообщества бабочек без ГМО. [29] Размеры выводков были похожи, но потомство женского пола погибло до размножения. Сам ген исчезает через несколько поколений, что требует постоянного внедрения выращиваемых ГМ самцов. Модифицированных бабочек можно идентифицировать по их красному свечению в ультрафиолетовом свете , вызванному коралловым трансгеном. [31]

Противники утверждают, что белок, произведенный синтетическим геном, может нанести вред нецелевым организмам, поедающим моль. Создатели утверждают, что протестировали белок гена на комарах, рыбах, жуках, пауках и паразитоидах без каких-либо проблем. Фермеры, расположенные рядом с испытательным полигоном, утверждают, что моль может поставить под угрозу органическую сертификацию соседних ферм . Юристы говорят, что национальные стандарты органической продукции наказывают только преднамеренное использование ГМО. Создатели утверждают, что моль не мигрирует при наличии достаточного количества пищи и не может пережить зимнюю погоду. [31]

Средиземноморская плодовая муха [ править ]

Средиземноморская плодовая муха

Средиземноморская плодовая муха - глобальный сельскохозяйственный вредитель. Они поражают широкий спектр сельскохозяйственных культур (более 300), включая дикие фрукты, овощи и орехи, и при этом наносят значительный ущерб. [32] Компания Oxitec разработала ГМ-самцов, у которых есть летальный ген, который прерывает развитие самок и убивает их в процессе, называемом «предкуколочная летальность самок». Спустя несколько поколений популяция мух уменьшается, поскольку самцы больше не могут находить себе пару. Чтобы развести мух в лаборатории, смертельный ген можно «заглушить» с помощью антибиотика тетрациклина . [32]

Противники утверждают, что долгосрочные последствия выпуска миллионов GM-мух предсказать невозможно. Мертвые личинки мух могут остаться внутри посевов. Хелен Уоллес из Genewatch , организации, которая следит за использованием генетических технологий, заявила: «Плоды, выращенные с использованием генетически модифицированных мух Oxitec, будут заражены генетически модифицированными личинками, которые генетически запрограммированы так, чтобы умирать внутри плода, который они должны защищать». Она добавила, что механизм летальности, вероятно, не сработает в долгосрочной перспективе, поскольку ГМ-мухи развивают устойчивость или размножаются на участках, загрязненных тетрациклином, который широко используется в сельском хозяйстве. [32]

Законодательство [ править ]

В июле 2015 года Комитет по науке и технологиям Палаты лордов (Великобритания) начал расследование возможного использования ГМ-насекомых и связанных с ними технологий. Задача расследования должна включать такие вопросы, как «Выгодно ли фермерам, если бы насекомые были модифицированы для сокращения количества вредителей сельскохозяйственных культур? Каковы этические соображения безопасности и этические аспекты выпуска генетически модифицированных насекомых? Как следует регулировать эту новую технологию?» [33]

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ "Национальный центр биотехнологической информации" . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 8 апреля 2016 .
  2. ^ Группа, FlyBase Web Development. "Домашняя страница FlyBase" . flybase.org . Проверено 8 апреля 2016 .
  3. ^ «Добро пожаловать в VectorBase! | VectorBase» . www.vectorbase.org . Проверено 8 апреля 2016 .
  4. ^ "BeetleBase |" . beetlebase.org . Проверено 8 апреля 2016 .
  5. ^ "Проект генома 5000 насекомых (i5k) Запущен | Энтомологическое общество Америки" .
  6. ^ Гасми, Лайла; Булен, Элен; Готье, Джереми; Хуа-Ван, Орели; Мюссе, Карин; Якубовска, Агата К .; Оури, Жан-Марк; Волкова, Энн-Натали; Патрик, Сюзанна (17 сентября 2015 г.). «Рецидивирующая одомашнивание чешуекрылыми генов от их паразитов, опосредованных браковирусами» . PLOS Genet . 11 (9): e1005470. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1005470 . ISSN 1553-7404 . PMC 4574769 . PMID 26379286 .   
  7. ^ Hendrichs, J .; Franz, G .; Рендон, П. (1995-01-12). «Повышение эффективности и применимости метода стерильных насекомых за счет выпуска только самцов для борьбы со средиземноморскими плодовыми мухами в сезон плодоношения». Журнал прикладной энтомологии . 119 (1–5): 371–377. DOI : 10.1111 / j.1439-0418.1995.tb01303.x . ISSN 1439-0418 . 
  8. ^ Klassen, W .; Кертис, CF (2005-01-01). Дайк, Вирджиния; Hendrichs, J .; Робинсон, AS (ред.). История техники стерильных насекомых . Springer Нидерланды. С. 3–36. DOI : 10.1007 / 1-4020-4051-2_1 . ISBN 9781402040504.
  9. Перейти ↑ Klassen, Waldemar (2004-01-01). «Техника стерильных насекомых». Энциклопедия энтомологии . Springer Нидерланды. С. 2099–2118. DOI : 10.1007 / 0-306-48380-7_4080 . ISBN 9780792386704.
  10. ^ Харрис, Анджела Ф .; Ниммо, Деррик; МакКеми, Эндрю Р .; Келли, Ник; Скайф, Сара; Доннелли, Кристл А .; Бук, Камилла; Петри, Уильям Д .; Алфей, Люк (01.11.2011). «Полевые характеристики инженерных самцов комаров». Природа Биотехнологии . 29 (11): 1034–1037. DOI : 10.1038 / nbt.2019 . ISSN 1087-0156 . PMID 22037376 .  
  11. ^ Харрис, Анджела Ф .; МакКеми, Эндрю Р .; Ниммо, Деррик; Кертис, Зои; Блэк, Исаак; Morgan, Siân A .; Овьедо, Марко Нейра; Лакруа, Рено; Нейш, Нил (01.09.2012). «Успешное подавление популяции полевых комаров путем длительного выпуска искусственно созданных самцов комаров». Природа Биотехнологии . 30 (9): 828–830. DOI : 10.1038 / nbt.2350 . ISSN 1087-0156 . PMID 22965050 .  
  12. ^ Карвалью, Данило О .; МакКеми, Эндрю Р .; Гарзиера, Луиза; Лакруа, Рено; Доннелли, Кристл А .; Альфей, Люк; Малаваси, Альдо; Капурро, Маргарет Л. (2015). «Подавление полевой популяции Aedes aegypti в Бразилии за счет длительного высвобождения трансгенных самцов комаров» . PLOS «Забытые тропические болезни» . 9 (7): e0003864. DOI : 10.1371 / journal.pntd.0003864 . PMC 4489809 . PMID 26135160 .  
  13. ^ Харви-Самуэль, Тим; Муравей, Томас; Гонг, Хунфэй; Моррисон, Нил I; Алфей, Люк (01.05.2014). «Влияние затрат на приспособленность на уровне популяции, связанных с подавляемыми вставками летального трансгена самками в двух насекомых-вредителей» . Эволюционные приложения . 7 (5): 597–606. DOI : 10.1111 / eva.12159 . ISSN 1752-4571 . PMC 4055180 . PMID 24944572 .   
  14. ^ Харви-Самуэль, Тим; Моррисон, Нил И .; Уокер, Адам С .; Марубби, Теа; Яо, Цзюй; Коллинз, Хильда Л .; Горман, Кевин; Дэвис, Т.Г. Эмир; Алфей, Нина (16.07.2015). «Борьба с вредителями и управление устойчивостью путем выпуска насекомых, несущих трансген, выбирающий самцов» . BMC Biology . 13 (1): 49. DOI : 10,1186 / s12915-015-0161-1 . PMC 4504119 . PMID 26179401 .  
  15. ^ Leftwich, Филип Т .; Кукиду, Марта; Ремпулакис, Полихронис; Гонг, Хун-Фэй; Захаропулу, Антигони; Фу, Гуолян; Чепмен, Трейси; Экономопулос, Арис; Вонтас, Джон (07.10.2014). «Генетическая ликвидация садковых популяций средиземноморских плодовых мух» . Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 281 (1792): 20141372. DOI : 10.1098 / rspb.2014.1372 . ISSN 0962-8452 . PMC 4150327 . PMID 25122230 .   
  16. ^ Гонг, Пэн; Эптон, Мэтью Дж .; Фу, Гуолян; Скайф, Сара; Хискокс, Александра; Кондон, Кирсти С.; Кондон, Джордж С .; Моррисон, Нил И .; Келли, Дэвид В. (2005-04-01). «Доминирующая летальная генетическая система для самоцидного контроля средиземноморской плодовой мухи». Природа Биотехнологии . 23 (4): 453–456. DOI : 10.1038 / nbt1071 . ISSN 1087-0156 . PMID 15750586 .  
  17. ^ Муравей, Томас; Кукиду, Марта; Ремпулакис, Полихронис; Гонг, Хун-Фэй; Экономопулос, Арис; Вонтас, Джон; Алфей, Люк (19.06.2012). «Борьба с плодовой мушкой оливкового дерева с использованием метода стерильных насекомых с улучшенной генетикой» . BMC Biology . 10 (1): 51. DOI : 10.1186 / 1741-7007-10-51 . PMC 3398856 . PMID 22713628 .  
  18. ^ «Вот как ГМ-комары с генами« самоуничтожения »могут спасти нас от вируса Зика» . Вашингтон Пост . 2016 г.
  19. ^ «Пресс-релиз: комары Oxitec работают над борьбой с Aedes aegypti в горячей точке денге» . Oxitec. 2015. Архивировано из оригинала на 2016-02-03 . Проверено 29 января 2016 .
  20. ^ Пауэлл, Джеффри Р. (1997-01-01). Прогресс и перспективы эволюционной биологии: модель дрозофилы . Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780195076912.
  21. ^ Sokolowski, Марла Б. (2001-11-01). «Дрозофила: генетика встречается с поведением». Природа Обзоры Генетики . 2 (11): 879–890. DOI : 10.1038 / 35098592 . ISSN 1471-0056 . PMID 11715043 .  
  22. ^ Клайн, Питер Дж .; Warr, Coral G .; Freeman, Marc R .; Лессинг, Дерек; Ким, Чунхён; Карлсон, Джон Р. (1999-02-01). «Новое семейство дивергентных семи-трансмембранных белков: кандидатные рецепторы запаха у дрозофилы». Нейрон . 22 (2): 327–338. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 81093-4 . PMID 10069338 . 
  23. ^ Рейтер, Лоуренс Т .; Потоцкий, Лотарингия; Чиен, Сэм; Грибсков Михаил; Бир, Итан (2001-06-01). «Систематический анализ последовательностей генов, связанных с заболеваниями человека в Drosophila melanogaster» . Геномные исследования . 11 (6): 1114–1125. DOI : 10.1101 / gr.169101 . ISSN 1088-9051 . PMC 311089 . PMID 11381037 .   
  24. ^ Chintapalli, Venkateswara R .; Ван, Цзин; Доу, Джулиан А.Т. (01.06.2007). «Использование FlyAtlas для определения лучших моделей болезней человека у Drosophila melanogaster». Генетика природы . 39 (6): 715–720. DOI : 10.1038 / ng2049 . ISSN 1061-4036 . PMID 17534367 .  
  25. ^ Хаммонд, Эндрю; Галици, Роберто; Киро, Кирос; Симони, Алекос; Синискальчи, Карла; Кацанос, Димитрис; Гриббл, Мэтью; Бейкер, декан; Маруа, Эрик (07.12.2015). «Система привода генов CRISPR-Cas9, нацеленная на размножение самок в переносчике малярийных комаров Anopheles gambiae» . Природа Биотехнологии . 34 (1): 78–83. DOI : 10.1038 / nbt.3439 . ISSN 1546-1696 . PMC 4913862 . PMID 26641531 .   
  26. ↑ Робертс, Мишель (24 ноября 2015 г.). «Комары-мутанты« противостоят малярии » » . BBC News Health . Проверено 24 ноября 2015 года .
  27. ^ Ганц, Валентино М .; и другие. (26 октября 2015 г.). «Высокоэффективный Cas9-опосредованный генный драйв для популяционной модификации москита-переносчика малярии Anopheles stephensi» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (49): E6736–43. DOI : 10.1073 / pnas.1521077112 . PMC 4679060 . PMID 26598698 . Проверено 24 ноября 2015 года .  
  28. ^ Вы, Minsheng; Юэ, Чжэнь; Он, Вэйи; Ян, Синьхуа; Ян, Гуан; Се, Мяо; Чжань, Дунлян; Бакстер, Саймон У .; Вассер, Литт (01.02.2013). «Гетерозиготный геном моли дает представление о травоядности и детоксикации» . Генетика природы . 45 (2): 220–225. DOI : 10.1038 / ng.2524 . ISSN 1061-4036 . PMID 23313953 .  
  29. ^ а б Харви-Самуэль, Тим; Моррисон, Нил И .; Уокер, Адам С .; Марубби, Теа; Яо, Цзюй; Коллинз, Хильда Л .; Горман, Кевин; Дэвис, Т. Ге; Алфей, Нина (2015). «Борьба с вредителями и управление устойчивостью путем выпуска насекомых, несущих трансген, выбирающий самцов» . BMC Biology . 13 (1): 49. DOI : 10,1186 / s12915-015-0161-1 . ISSN 1741-7007 . PMC 4504119 . PMID 26179401 .   
  30. ^ Мията, Тадаши; Сайто, Тецуо; Ноппун, Вирапонг. «Исследования механизма устойчивости к инсектицидам плодовой моли» (PDF) . Лаборатория прикладной энтомологии и нематологии сельскохозяйственного факультета Нагойского университета . Проверено сентябрь 2015 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь );Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  31. ^ a b c Пауэлл, Девин (31 августа 2015 г.). «Замена пестицидов генетикой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено сентябрь 2015 . Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  32. ^ a b c Хогенбум, М. (14 августа 2015 г.). «Генетически модифицированные мухи„может сохранить урожай “ » . BBC . Проверено 12 сентября 2015 года .
  33. ^ "Генетически модифицированные насекомые - предмет нового расследования лордов" . www.par Parliament.co.uk. 20 июля 2015 года . Проверено 11 сентября 2015 года .

См. Также [ править ]

  • Унаследованное бесплодие насекомых
  • Список испытаний техники стерильных насекомых
  • Экология насекомых
  • Обнаружение генетически модифицированных организмов

Внешние ссылки [ править ]

  • Виртуальная лаборатория трансгенных мух - Медицинский институт Говарда Хьюза BioInteractive
  • Вентворт, Джонатан (4 ноября 2014 г.). «ГМ-насекомые и борьба с болезнями» . Парламентское управление науки и технологий . Проверено 20 ноября 2014 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )