Michelle Anderson（左）和Azadeh Aryan（右）。
美国弗吉尼亚理工大学的研究人员近日证实，仅需改动一个基因，就可以将雌性埃及伊蚊转化为可繁殖的雄性蚊子。研究者还确定了雄性蚊子飞行所需的一个基因。相关论文于7月13日发表在《美国国家科学院院刊》。
雄性蚊子不会咬人，也不会传播病原体。雌性蚊子则不同，为了产卵，它们需要摄取血液，并因此成为了寨卡和登革热病原体的首要携带者。
“雄性决定位点（M位点）决定了雄性埃及伊蚊的性别。正如人类的Y染色体一样，M位点只能遗传给雄性后代。”该校生物化学系教授Zhijian Tu说，“我们发现，将先前在埃及伊蚊M位点发现的雄性决定基因Nix，插入可遗传给雌性后代的染色体区域，仅Nix基因就足以将雌性埃及伊蚊转化为可生育的雄性。这可能对未来的蚊虫控制技术产生影响。”
“我们还发现了第二个基因——myo-sex，它与雄性蚊子的飞行能力密切相关。我们的工作揭示了M位点功能的分子基础。”该校Tu实验室研究科学家、论文第一作者Azadeh Aryan说。
Aryan等培育并鉴定了多个转基因蚊子系。这些蚊子在自身启动子的控制下，表达了一个额外的Nix基因拷贝。该校昆虫学助理教授Maria Sharakhova等绘制了Nix多余拷贝的染色体插入位点。
研究人员Michelle Anderson说：“Nix基因介导的性别转换具有高度渗透性，并可以在实验室条件下稳定遗传多代。也就是说，这些性状可以代代相传。”
虽然Nix基因可以将雌性伊蚊转变为雄性，但性转后的雄性伊蚊无法飞行。研究人员通过敲除myo-sex基因的野生型雄性伊蚊发现，导致性转伊蚊飞行能力丧失的“罪魁祸首”，正是同在M位点的myo-sex基因。虽然飞行是交配的必要条件，但性转雄性伊蚊仍可与被冷麻醉的野生型雌性繁育出可存活的变性后代。
“在改进蚊虫控制策略方面，Nix基因具有巨大的潜力。我们可以通过将雌蚊转变为雄蚊，减少携带病原体的伊蚊数量，或者利用该基因助力不育昆虫技术的开发。”Tu实验室的研究科学家James Biedler说。
依靠交配策略控制蚊子数量的技术只能作用于某些特定的物种。在培养出可用于初步测试的转基因蚊子系之前，还需要进行更多研究。研究人员表示，同时将Nix基因和myo-sex基因插入蚊子基因组，培育出可生育的、会飞的雄性性转蚊子仍颇具挑战性
下一阶段，Tu团队希望探索Nix基因激活雄性发育途径的机制，并了解它在同一属的蚊子中的进化方式。例如，其他种类的伊蚊也携带有Nix基因，但这种基因和性别决定位点是如何进化的？除了深入研究Nix基因对蚊子的影响，研究人员还希望相关成果能为其他昆虫、脊椎动物和植物中发现的同态性染色体的研究提供帮助。
原创编译：Max 审稿：alone 责编：雷鑫宇
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：1091-6490
https://phys.org/news/2020-07-female-mosquitoes-non-biting-males-implications.html
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