Geneticky modifikovaný hmyz - Genetically modified insect

Ovocná muška Drosophila melanogaster, často používaný ve studiích genetické modifikace
Část série na
Genetické inženýrství
Logo genetického inženýrství.png
 
Geneticky modifikované organismy
Historie a regulace
Proces
Aplikace
Kontroverze

A geneticky modifikovaný (GM) hmyz je hmyz to bylo geneticky modifikovaný buď prostřednictvím mutageneze nebo přesnější procesy transgeneze nebo cisgeneze. Motivace pro používání GM hmyzu zahrnují účely biologického výzkumu a genetické ochrana proti škůdcům. Genetická ochrana před škůdci těží z nedávného pokroku v biotechnologii a rostoucího repertoáru sekvenované genomy za účelem kontroly populací škůdců, včetně hmyzu. Genomy hmyzu lze nalézt v genetických databázích, jako je NCBI,[1] a databáze konkrétnější pro hmyz, jako je FlyBase,[2] VectorBase,[3] a BeetleBase.[4] V roce 2011 probíhá iniciativa zaměřená na sekvenování genomů 5 000 hmyzu a dalších členovců nazývaných i5k.[5] Nějaký Lepidoptera (např. monarcha motýli a bource morušového ) byly v přírodě geneticky modifikovány vosou bracovirus.[6]

Druhy genetické ochrany před škůdci

The technika sterilního hmyzu (SIT) byl vyvinut koncepčně ve 30. a 40. letech 20. století a poprvé použit v životním prostředí v 50. letech.[7][8][9] SIT je kontrolní strategie, při které se mužský hmyz sterilizuje, obvykle ozařováním, a poté se uvolňuje, aby se spojil s divokými ženami. Pokud se uvolní dostatek mužů, samice se spojí s většinou sterilními muži a snášejí neživotaschopná vajíčka. To způsobí zhroucení populace hmyzu (množství hmyzu je extrémně sníženo) a v některých případech může vést k místní eradikaci. Ozařování je forma mutageneze, která způsobuje náhodné mutace v DNA.

Uvolňování hmyzu nesoucího Dominant Lethals (RIDL) je kontrolní strategie využívající geneticky upravený hmyz, který má ve svém genomu (nese) smrtící gen (DNA organismu). Letální geny způsobují smrt v organismu a geny RIDL zabíjejí pouze mladý hmyz, obvykle larvy nebo kukly. Podobně jako dominance dědičnosti hnědých očí u modrých očí je i tento smrtící gen dominantní, takže smrtící gen zdědí také všichni potomci hmyzu RIDL. Tento smrtící gen má molekulární vypínač a umožňuje chov tohoto RIDL hmyzu. Letální gen se vypne, když se hmyz RIDL hromadně chová v hmyzu, a zapne se, když se uvolní do životního prostředí. Samci a samice RIDL jsou uvolňováni, aby se spojili s divokými samci a jejich potomci umírají, když dosáhnou larválního nebo kuklového stadia kvůli letálnímu genu. To způsobí zhroucení populace hmyzu. Tato technika je vyvíjena pro některý hmyz a pro jiný hmyz byl testován v terénu. Používá se na Velkých Kajmanských ostrovech, v Panamě a Brazílii ke kontrole vektoru dengue proti komárům, Ae. aegypti.[10][11][12] Je vyvíjen pro použití v můře diamantové (Plutella xylostella),[13][14] medfly[15][16] a olivová muška.[17]

Incompatible Insect Technique (IIT) – Wolbachia

Mateřský efekt Dominantní zástava embrya (Medea)

X-Shredder

Obavy

Existují obavy z rutinního používání tetracyklinu pro řízení exprese letálních genů. Existují věrohodné cesty pro vývoj genů rezistence v bakterie v útrobách GM hmyzu živeného tetracyklinem a odtud široce cirkulovat v životním prostředí. Například by se mohly rozšířit geny rezistentní na antibiotika E-coli bakterií a do ovoce pomocí GM-středomořských ovocných mušek (Ceratitis capitata ).

Zprávy

V lednu 2016 bylo oznámeno, že v reakci na Vypuknutí viru Zika „Brazilský národní výbor pro biologickou bezpečnost schválil vypouštění více geneticky modifikovaných komárů Aedes aegypti po celé jejich zemi. Dříve v červenci 2015, Oxitec zveřejněné výsledky testu v Juazeiro oblast Brazílie, s takzvanými „samolimitujícími“ komáry, pro boj s viry dengue, Chikungunya a Zika. Došli k závěru, že populace komárů byla snížena asi o 95%.[18][19]

Modifikované druhy

Biologický výzkum

  • Ovocné mušky (Drosophila melanogaster ) jsou modelové organismy používá se v řadě biologických disciplín (tj. neurobiologie, populační genetika, ekologie, chování zvířat, systematičnost, genomika, a rozvoj ).[20][21][22] Mnoho studií provedeno s Drosophila druhy byly ve svých příslušných oborech základními a zůstávají důležitými modely pro jiné organismy, včetně lidí. Například přispěly k pochopení ekonomicky důležitého hmyzu a výzkumu lidských nemocí a vývoje.[23][24] Ovocné mušky jsou často upřednostňovány před jinými zvířaty kvůli jejich krátkému životnímu cyklu, rychlosti reprodukce, nízkým nárokům na údržbu a možnosti mutageneze. Z historických důvodů jsou také modelovým genetickým organismem, jsou jedním z prvních modelových organismů a mají dokončenou vysokou kvalitu genom.

Genetická ochrana škůdců

Můra diamantová

Můra diamantová

Můra diamantová housenky soutěska s křupavou zeleninou, jako je zelí, brokolice, květák a kadeřavá kapusta, celosvětově stojí zemědělce odhadem 5 miliard dolarů (3,2 miliardy liber) ročně na celém světě.[28] V roce 2015 společnost Oxitec vyvinula můry GM-diamondback, které produkují neživotaschopné ženské larvy pro kontrolu populací schopných vyvinout odolnost vůči insekticidům. GM-hmyz byl původně umístěn do klecí pro polní pokusy. Dříve byl můra prvním škůdcem plodin, u kterého se vyvinula rezistence DDT[29] a nakonec se stal rezistentním vůči 45 dalším insekticidům.[30] V Malajsii se můra stala imunní vůči všem syntetickým postřikům.[31] Gen je kombinací DNA z a virus a a bakterie. V dřívější studii muži v zajetí nesoucí gen vymýtili společenství geneticky nemodifikovaných můr.[29] Velikost plodů byla podobná, ale samice potomků uhynuly před reprodukcí. Samotný gen zmizí po několika generacích, což vyžaduje neustálé zavádění GM kultivovaných mužů. Modifikované můry lze identifikovat podle jejich červené záře pod ultrafialové světlo způsobené a korál transgen.[31]

Oponenti tvrdí, že protein vyrobený syntetickým genem by mohl poškodit necílové organismy, které jedí můry. Tvůrci tvrdí, že testovali genový protein na komářích, rybách, broucích, pavoucích a parazitoidy bez pozorování problémů. Zemědělci poblíž testovacího místa tvrdí, že můry mohou ohrozit farmy v okolí ekologická certifikace. Právní experti tvrdí, že národní ekologické normy penalizují pouze záměrné používání GMO. Tvůrci tvrdí, že můra nemigruje, pokud je k dispozici dostatek potravy, ani nemůže přežít zimní počasí.[31]

Středomořská ovocná muška

Středomořská ovocná muška

Středomořská ovocná muška je celosvětový zemědělský škůdce. Napadají širokou škálu plodin (více než 300), včetně divokého ovoce, zeleniny a ořechů, a při tom způsobují značné škody.[32] Společnost Oxitec vyvinula GM-samce, kteří mají smrtící gen, který přerušuje vývoj žen a zabíjí je v procesu zvaném „pre-pupal female lethality“. Po několika generacích se populace mouchy zmenšuje, protože muži již nemohou najít kamarády. K chovu much v laboratoři lze letální gen „umlčet“ pomocí antibiotika tetracyklin.[32]

Oponenti tvrdí, že dlouhodobé účinky uvolnění milionů GM much nelze předvídat. Mrtvé larvy much mohly být ponechány uvnitř plodin. Helen Wallace z Genewatch, organizace, která monitoruje použití genetické technologie, uvedla: „Ovoce pěstované pomocí GM mušek společnosti Oxitec bude kontaminováno červy GM, které jsou geneticky naprogramovány tak, aby umíraly uvnitř ovoce, které mají chránit.“ Dodala, že mechanismus letality pravděpodobně z dlouhodobého hlediska selže, protože GM mouchy vyvinou rezistenci nebo se rozmnožují na místech kontaminovaných tetracyklinem, který je široce používán v zemědělství.[32]

Legislativa

V červenci 2015 dům pánů (Velká Británie) Výbor pro vědu a technologii zahájil šetření ohledně možného použití GM hmyzu a souvisejících technologií. Předmětem šetření je zahrnout otázky jako „Byly by zemědělci přínosem, kdyby byl hmyz upraven tak, aby se snížil počet škodlivých rostlin? Jaké jsou bezpečnostní a etické obavy ohledně uvolňování geneticky modifikovaného hmyzu? Jak by měla být regulována tato nově vznikající technologie?“[33]

Poznámky a odkazy

  1. ^ „Národní středisko pro biotechnologické informace“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2016-04-08.
  2. ^ Skupina, vývoj webových stránek FlyBase. „Domovská stránka FlyBase“. flybase.org. Citováno 2016-04-08.
  3. ^ „Vítejte na VectorBase! | VectorBase“. www.vectorbase.org. Citováno 2016-04-08.
  4. ^ „BeetleBase |“. beetlebase.org. Citováno 2016-04-08.
  5. ^ „Zahájen projekt 5 000 genomů hmyzu (i5k) | Entomologická společnost Ameriky“.
  6. ^ Gasmi, Laila; Boulain, Helene; Gauthier, Jeremy; Hua-Van, Aurelie; Musset, Karine; Jakubowska, Agata K .; Aury, Jean-Marc; Volkoff, Anne-Nathalie; Patrick, Susanne (2015-09-17). „Opakovaná domestikace genů Lepidoptera z jejich parazitů zprostředkovaná Bracoviry“. PLOS Genet. 11 (9): e1005470. doi:10.1371 / journal.pgen.1005470. ISSN  1553-7404. PMC  4574769. PMID  26379286.
  7. ^ Hendrichs, J .; Franz, G .; Rendon, P. (01.01.1995). „Zvýšená účinnost a použitelnost techniky sterilního hmyzu prostřednictvím úniků pouze pro muže pro kontrolu středomořských ovocných mušek během období plodnosti“. Journal of Applied Entomology. 119 (1–5): 371–377. doi:10.1111 / j.1439-0418.1995.tb01303.x. ISSN  1439-0418.
  8. ^ Klassen, W .; Curtis, C. F. (01.01.2005). Dyck, V. A .; Hendrichs, J .; Robinson, A. S. (eds.). Historie techniky sterilního hmyzu. Springer Nizozemsko. s. 3–36. doi:10.1007/1-4020-4051-2_1. ISBN  9781402040504.
  9. ^ Klassen, Waldemar (01.01.2004). „Technika sterilního hmyzu“. Encyklopedie entomologie. Springer Nizozemsko. 2099–2118. doi:10.1007/0-306-48380-7_4080. ISBN  9780792386704.
  10. ^ Harris, Angela F .; Nimmo, Derric; McKemey, Andrew R .; Kelly, Nick; Scaife, Sarah; Donnelly, Christl A.; Buk, Camilla; Petrie, William D .; Alphey, Luke (01.11.2011). "Polní výkon inženýrských mužských komárů". Přírodní biotechnologie. 29 (11): 1034–1037. doi:10.1038 / nbt.2019. ISSN  1087-0156. PMID  22037376.
  11. ^ Harris, Angela F .; McKemey, Andrew R .; Nimmo, Derric; Curtis, Zoe; Černý, Izák; Morgan, Siân A .; Oviedo, Marco Neira; Lacroix, Renaud; Naish, Neil (01.09.2012). "Úspěšné potlačení populace polních komárů trvalým uvolňováním inženýrských mužských komárů". Přírodní biotechnologie. 30 (9): 828–830. doi:10,1038 / nbt.2350. ISSN  1087-0156. PMID  22965050.
  12. ^ Carvalho, Danilo O .; McKemey, Andrew R .; Garziera, Luiza; Lacroix, Renaud; Donnelly, Christl A.; Alphey, Luke; Malavasi, Aldo; Capurro, Margareth L. (2015). „Potlačení polní populace Aedes aegypti v Brazílii trvalým uvolňováním transgenních mužských komárů“. PLOS opomíjené tropické nemoci. 9 (7): e0003864. doi:10.1371 / journal.pntd.0003864. PMC  4489809. PMID  26135160.
  13. ^ Harvey-Samuel, Tim; Ant, Thomas; Gong, Hongfei; Morrison, Neil I; Alphey, Luke (01.05.2014). „Dopady nákladů na fitness na úrovni populace spojené s represivními inzercemi transgenů u žen a letálů u dvou hmyzích škůdců“. Evoluční aplikace. 7 (5): 597–606. doi:10.1111 / eva.12159. ISSN  1752-4571. PMC  4055180. PMID  24944572.
  14. ^ Harvey-Samuel, Tim; Morrison, Neil I .; Walker, Adam S .; Marubbi, Thea; Yao, Ju; Collins, Hilda L .; Gorman, Kevin; Davies, T. G. Emyr; Alphey, Nina (2015-07-16). „Hubení škůdců a zvládání rezistence uvolňováním hmyzu nesoucího transgen, který si vybírá samce“. Biologie BMC. 13 (1): 49. doi:10.1186 / s12915-015-0161-1. PMC  4504119. PMID  26179401.
  15. ^ Leftwich, Philip T .; Koukidou, Martha; Rempoulakis, Polychronis; Gong, Hong-Fei; Zacharopoulou, Antigoni; Fu, Guoliang; Chapman, Tracey; Economopoulos, Aris; Vontas, John (07.10.2014). „Genetická eliminace populací polních klecí středomořských mušek“. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 281 (1792): 20141372. doi:10.1098 / rspb.2014.1372. ISSN  0962-8452. PMC  4150327. PMID  25122230.
  16. ^ Gong, Peng; Epton, Matthew J .; Fu, Guoliang; Scaife, Sarah; Hiscox, Alexandra; Condon, Kirsty C .; Condon, George C .; Morrison, Neil I .; Kelly, David W. (01.04.2005). „Dominantní smrtící genetický systém pro autocidní kontrolu středomořské ovocné mušky“. Přírodní biotechnologie. 23 (4): 453–456. doi:10.1038 / nbt1071. ISSN  1087-0156. PMID  15750586.
  17. ^ Ant, Thomas; Koukidou, Martha; Rempoulakis, Polychronis; Gong, Hong-Fei; Economopoulos, Aris; Vontas, John; Alphey, Luke (2012-06-19). „Kontrola mušky ovocné pomocí olivové sterilní hmyzí technikou“. Biologie BMC. 10 (1): 51. doi:10.1186/1741-7007-10-51. PMC  3398856. PMID  22713628.
  18. ^ „Tady je to, jak by nás GM komáři s geny pro„ autodestrukci “mohli zachránit před virem Zika“. The Washington Post. 2016.
  19. ^ „Tisková zpráva: Komár Oxitec pracuje na kontrole Aedes aegypti v hotspotu dengue“. Oxitec. 2015. Archivovány od originál dne 2016-02-03. Citováno 2016-01-29.
  20. ^ Powell, Jeffrey R. (01.01.1997). Pokrok a vyhlídky v evoluční biologii: model Drosophila. Oxford University Press. ISBN  9780195076912.
  21. ^ Sokolowski, Marla B. (2001-11-01). „Drosophila: Genetics meets behavior“. Genetika hodnocení přírody. 2 (11): 879–890. doi:10.1038/35098592. ISSN  1471-0056. PMID  11715043.
  22. ^ Clyne, Peter J .; Warr, Coral G .; Freeman, Marc R .; Lessing, Derek; Kim, Junhyong; Carlson, John R. (01.02.1999). „Nová rodina divergentních sedmi transmembránových proteinů: kandidátní receptory odorantů v Drosophile“. Neuron. 22 (2): 327–338. doi:10.1016 / S0896-6273 (00) 81093-4. PMID  10069338.
  23. ^ Reiter, Lawrence T .; Potocki, Lorraine; Chien, Sam; Gribskov, Michael; Bier, Ethan (01.06.2001). „Systematická analýza genových sekvencí souvisejících s lidskými chorobami v Drosophila melanogaster“. Výzkum genomu. 11 (6): 1114–1125. doi:10.1101 / gr.169101. ISSN  1088-9051. PMC  311089. PMID  11381037.
  24. ^ Chintapalli, Venkateswara R .; Wang, Jing; Dow, Julian A. T. (01.06.2007). "Používání FlyAtlas k identifikaci lepších modelů lidské nemoci Drosophila melanogaster". Genetika přírody. 39 (6): 715–720. doi:10.1038 / ng2049. ISSN  1061-4036. PMID  17534367.
  25. ^ Hammond, Andrew; Galizi, Roberto; Kyrou, Kyros; Simoni, Alekos; Siniscalchi, Carla; Katsanos, Dimitris; Gribble, Matthew; Baker, Dean; Marois, Eric (07.12.2015). „Systém pohonu genů CRISPR-Cas9 zaměřený na reprodukci žen ve vektoru komárů malárie Anopheles gambiae“. Přírodní biotechnologie. 34 (1): 78–83. doi:10,1038 / nbt.3439. ISSN  1546-1696. PMC  4913862. PMID  26641531.
  26. ^ Roberts, Michelle (24. listopadu 2015). „Mutantní komáři odolávají malárii'". BBC News Health. Citováno 24. listopadu 2015.
  27. ^ Gantz, Valentino M .; et al. (26. října 2015). „Vysoce účinný genový pohon zprostředkovaný Cas9 pro modifikaci populace malárie vektorového komára Anopheles stephensi“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 112 (49): E6736–43. doi:10.1073 / pnas.1521077112. PMC  4679060. PMID  26598698. Citováno 24. listopadu 2015.
  28. ^ Ty, Minsheng; Yue, Zhen; On, Weiyi; Yang, Xinhua; Yang, Guang; Xie, Miao; Zhan, Dongliang; Baxter, Simon W .; Vasseur, Liette (2013-02-01). „Heterozygotní genom můry poskytuje pohled na herbivorii a detoxifikaci“. Genetika přírody. 45 (2): 220–225. doi:10,1038 / ng. 2524. ISSN  1061-4036. PMID  23313953.
  29. ^ A b Harvey-Samuel, Tim; Morrison, Neil I .; Walker, Adam S .; Marubbi, Thea; Yao, Ju; Collins, Hilda L .; Gorman, Kevin; Davies, T. Ge; Alphey, Nina (2015). „Hubení škůdců a zvládání rezistence uvolňováním hmyzu nesoucího transgen, který si vybírá samce“. Biologie BMC. 13 (1): 49. doi:10.1186 / s12915-015-0161-1. ISSN  1741-7007. PMC  4504119. PMID  26179401.
  30. ^ Miyata, Tadashi; Saito, Tetsuo; Noppun, Virapong. „Studie mechanismu odolnosti můry diamantové vůči insekticidům“ (PDF). Laboratoř aplikované entomologie a nematologie, Zemědělská fakulta, Univerzita v Nagoji. Vyvolány September 2015. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc); Zkontrolujte hodnoty data v: | accessdate = (Pomoc)
  31. ^ A b C Powell, Devin (31. srpna 2015). „Nahrazování pesticidů genetikou“. New York Times. Vyvolány September 2015. Zkontrolujte hodnoty data v: | accessdate = (Pomoc)
  32. ^ A b C Hogenboom, M. (14. srpna 2015). „Geneticky modifikované mouchy by mohly zachránit úrodu'". BBC. Citováno 12. září 2015.
  33. ^ „Geneticky modifikovaný hmyz předmětem vyšetřování nových pánů“. www.parlament.co.uk. 20. července 2015. Citováno 11. září 2015.

Viz také

externí odkazy