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基因手術或助解決果蠅蟲害 保障農作物健康與農民生計

2018/4/25 — 15:51

斑翅果蠅 (Drosophila suzukii) 是農作物的大敵。這種果蠅在產卵時,會直接將蟲卵產在果實之中,並不如其他昆蟲一樣,將蟲卵產於果實之上。科學家提出以基因驅動 (gene drive) 抗衡蟲害。

斑翅果蠅原生於日本,但現在已偏佈幾乎全球各地。牠們對農作物帶來重大傷害,其中曾一度令美國部份地區有 80% 農作物受破壞。現時農民一般都以名為馬拉硫磷 (malathion) 的殺蟲劑對付斑翅果蠅。然而效果並不明顯,且會令其演化出抗藥性。

因此,研究人員嘗試以基因驅動,即將一種基因在果蠅間散播。這類基因一般會在果蠅接觸到特定化學物質或達到溫度後,將果蠅殺死。此前,曾有研究將致命基因 Medea 放入另一果蠅品種中散播。這種 Medea 基因會殺死果蠅下一代,與此同時,研究人員亦植入另一種「解毒」基因,只要這種基因存在,果蠅下一代就不會死亡;透過兩種基因配合,可控制果蠅數量。而美國加州大學聖地牙哥分校基因工程學家 Anna Buchman 領導的團隊嘗試將此方法應用於斑翅果蠅,減少牠們對農作物傷害。

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團隊先將斑翅果蠅部份基因排序,以製作一種專門應付斑翅果蠅的 Medea 基因。然後,研究人員再讓帶有 Medea 基因的斑翅果蠅與一般斑翅果蠅交配繁殖。出乎他們意料之外, 98% 斑翅果蠅下六代都擁有 Medea 基因,比原先預計的 50% 多。他們亦驗證了 Medea 能否在全球不同地區的斑翅果蠅中遺傳,發現其中 5 種 Medea 基因株遺傳率達 87.6–99.4% 。

然而,要將 Medea 應用於斑翅果蠅仍有問題需解決,例如研究人員就需要將 Medea 配合另一種基因,令斑翅果蠅在接觸到特定化學物或夏天來臨時死亡。他們預計,若然 Medea 斑翅果蠅野放測試成功,斑翅果蠅在第 6 代或野放後 12 星期內將會全面遺傳 Medea 和相關基因。屆時只要噴上相關化學物,或等溫度提升,就能觀察到其數量會下跌。

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未有參與研究的基因學家 Max Scott 向《科學》指出實驗更多問題:斑翅果蠅 Medea 基因在 Buchman 的 2 個長期實驗中消失,部份斑翅果蠅更似乎對 Medea 基因毒素免疫。此外,雖然基因驅動大致安全,但仍有機會對生態帶來一點影響。

來源:
Science, Can a genetic weapon combat one of the world’s major crop destroyers?, 23 April 2018

報告:
Buchman, A., Marshall, J.M., Ostrovski, D., Yang, T. & Akbari, O.S. (2018). Synthetically engineered Medea gene drive system in the worldwide crop pest Drosophila suzukii. PNAS, published ahead of print April 17, 2018. DOI: 10.1073/pnas.1713139115

文/Edward Ho 、審核/Alan Chiu

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