Sci - nature wiki

الاستراتيجية الجينية تعكس مقاومة المبيدات الحشرية!

0

تلعب المبيدات الحشرية دورًا رئيسيًا في الجهود المبذولة لمواجهة الآثار العالمية للملاريا التي تنتشر عن طريق البعوض وغيرها من الأمراض ، والتي تتسبب في وفاة ما يقدر بنحو 750 ألف شخص كل عام. هذه المواد الكيميائية الخاصة بالحشرات ، والتي تتكلف أكثر من 100 مليون دولار لتطويرها وإدخالها إلى السوق ، ضرورية أيضًا للسيطرة على أضرار المحاصيل التي تسببها الحشرات والتي تشكل تحديًا للأمن الغذائي.

لكن في العقود الأخيرة ، تكيفت العديد من الحشرات وراثيًا لتصبح أقل حساسية لفاعلية المبيدات الحشرية. في إفريقيا ، حيث تعتبر الناموسيات المعالجة بالمبيدات الحشرية طويلة الأمد والرش داخل المباني من الأسلحة الرئيسية في مكافحة الملاريا ، طورت العديد من أنواع البعوض في جميع أنحاء القارة مقاومة للمبيدات الحشرية مما يقلل من فعالية هذه التدخلات الرئيسية. ومن المتوقع أن يؤدي تغير المناخ في مناطق معينة إلى تفاقم هذه المشاكل.

طور علماء الأحياء في جامعة كاليفورنيا سان دييغو الآن طريقة تعكس مقاومة مبيدات الحشرات باستخدام تقنية CRISPR / Cas9. كما هو موضح في اتصالات الطبيعة، استخدم الباحثون بهاجاشري كادوسكار وراجا كوشوا والبروفيسور إيثان بير من معهد تاتا للوراثة والمجتمع (TIGS) وزملاؤهم أداة التعديل الجيني لاستبدال الجين المقاوم للمبيدات الحشرية في ذباب الفاكهة بالشكل الطبيعي القابل للإصابة بالمبيدات الحشرية ، وهو إنجاز يمكن أن تقلل بشكل كبير من كمية المبيدات الحشرية المستخدمة.

قال بيير ، أستاذ علم الأحياء الخلوية والنمائية في قسم العلوم البيولوجية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو: “يمكن استخدام هذه التكنولوجيا أيضًا لزيادة نسبة المتغير الجيني الذي يحدث بشكل طبيعي في البعوض ، مما يجعله مقاومًا لانتقال الطفيليات أو طفيليات الملاريا”. مؤلف الورقة.

استخدم الباحثون نوعًا معدلًا من محرك الجينات ، وهي تقنية تستخدم تقنية CRISPR / Cas9 لقطع الجينوم في المواقع المستهدفة ، لنشر جينات معينة بين السكان. عندما ينقل أحد الوالدين العناصر الجينية إلى نسله ، يقطع بروتين Cas9 الكروموسوم من الوالد الآخر في الموقع المقابل ويتم نسخ المعلومات الجينية إلى ذلك الموقع بحيث يرث جميع الأبناء السمة الجينية. يشتمل محرك الجينات الجديد على وظيفة إضافية صممها Bier وزملاؤه سابقًا لتحيز وراثة المتغيرات الجينية البسيطة (المعروفة أيضًا باسم الأليلات) عن طريق قطع متغير جيني غير مرغوب فيه (على سبيل المثال ، مقاوم للمبيدات الحشرية) واستبداله في نفس الوقت مع المتغير المفضل (على سبيل المثال ، حساس للمبيدات الحشرية).

في الدراسة الجديدة ، استخدم الباحثون استراتيجية “الدافع الأليلي” لاستعادة القابلية الجينية للمبيدات الحشرية ، على غرار الحشرات في البرية قبل تطوير مقاومتها. ركزوا على بروتين حشري يُعرف باسم قناة الصوديوم ذات الجهد الكهربائي (VGSC) والتي تعد هدفًا لفئة تستخدم على نطاق واسع من المبيدات الحشرية. مقاومة هذه المبيدات الحشرية ، والتي تسمى غالبًا مقاومة ضربة قاضية ، أو “kdr ،“من الطفرات في vgsc الجين الذي لم يعد يسمح للمبيد الحشري بالالتزام بهدف البروتين VGSC. استبدل المؤلفون مادة مقاومة قوة طفرة مع نظيره الطبيعي الطبيعي المعرضة للمبيدات الحشرية.

تبدأ من سكان مكون من 83٪ قوة الأليلات (المقاومة) و 17٪ الأليلات العادية (الحساسة للمبيدات الحشرية) ، نظام الدفع الأليلي قلب تلك النسبة إلى 13٪ مقاومة و 87٪ من النوع البري في 10 أجيال. يشير Bier أيضًا إلى أن التكيفات التي تمنح مقاومة مبيدات الحشرات تأتي بتكلفة تطورية ، مما يجعل تلك الحشرات أقل ملاءمة بالمعنى الدارويني. وبالتالي ، فإن إقران محرك الجينات بالميزة الانتقائية للمتغير الجيني من النوع البري الأكثر ملاءمة ينتج عنه نظام عالي الكفاءة وتعاوني ، كما يقول.

يمكن تطوير أنظمة دفع أليلات مماثلة في الحشرات الأخرى ، بما في ذلك البعوض. يضيف إثبات المبدأ طريقة جديدة إلى مجموعات أدوات مكافحة الآفات وناقلات الأمراض حيث يمكن استخدامها بالاقتران مع استراتيجيات أخرى لتحسين التدابير القائمة على المبيدات الحشرية أو الحد من الطفيليات للحد من انتشار الملاريا.

قال بيير “من خلال استراتيجيات الاستبدال الأليلية هذه ، يجب أن يكون من الممكن تحقيق نفس الدرجة من مكافحة الآفات مع استخدام أقل بكثير للمبيدات الحشرية”. “يجب أن يكون من الممكن أيضًا تصميم إصدارات ذاتية الإزالة من محركات الأليلات المبرمجة للعمل بشكل مؤقت فقط في مجموعة سكانية لزيادة التردد النسبي للأليل المطلوب ثم تختفي. يمكن إعادة تطبيق محركات الأليلات العاملة محليًا حسب الضرورة لزيادة وفرة سمة مفضلة تحدث بشكل طبيعي مع نقطة النهاية النهائية وهي عدم ترك أي كائنات معدلة وراثيًا في البيئة. “

اقترح Craig Montell (UC Santa Barbara) ، وهو مؤلف مشارك في هذه الدراسة ، أن “الاحتمال المثير هو استخدام محركات الأليلات لتقديم إصدارات جديدة من VGSC تكون أكثر حساسية للمبيدات الحشرية من VGSCs من النوع البري”. “يمكن أن يسمح هذا بإدخال مستويات أقل من المبيدات الحشرية في البيئة لمكافحة الآفات وناقلات الأمراض.”

مؤلفو الدراسة هم: Bhagyashree Kaduskar (UC San Diego and Tata Institute for Genetics and Society) ، Raja Babu Singh Kushwah (UC San Diego and Tata Institute for Genetics and Society) ، Ankush Auradkar (UC San Diego) ، Annabel Guichard (UC San معهد دييغو وتاتا لعلم الوراثة والمجتمع) ، ومنجلين لي (جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا) ، وجاريد بينيت (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) ، وأليسون هنريكي فيريرا جوليو ، وجون مارشال (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) ، وكريغ مونتيل (جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا) وإيثان بيير (جامعة كاليفورنيا في سان معهد دييغو وتاتا لعلم الوراثة والمجتمع).

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة كاليفورنيا – سان دييغو. الأصل بقلم ماريو أغيليرا. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.

Leave A Reply

Your email address will not be published.