基因编辑技术在昆虫中的研究与应用

基因编辑技术的发展对于昆虫生长发育和生殖等生理功能的研究以及行为调控机制的解析具有重要的意义。本文介绍了基因编辑技术的发展历程,阐述了锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)技术以及成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白9[clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated(Cas)protein 9,CRISPR/Cas9]介导的基因定点编辑技术的原理。在模式生物果蝇Drosophila中,三代基因编辑技术不断升级优化,具有编辑效率高、稳定传代和易于筛选等优势,有助于揭示细胞生物学、发育生物学和神经生物学等多个领域关键信号通路的作用机制;在医学媒介昆虫蚊子中,CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术在降低蚊虫抗药性、控制蚊虫种群数量和蚊媒疾病传播等方面具有重要研究价值;在农业害虫研究中,利用基因编辑技术能够实现多种信号通路中关键分子靶标的体内功能研究,为害虫治理提供新思路;在有益昆虫的研究中,基因编辑技术主要应用于家蚕Bombyx mori性别调控、抗病毒和提高蚕丝质量等方面。最后本文对基因编辑技术在昆虫研究中的发展做出如下几点展望:(1)优化基因编辑系统以提高编辑效率;(2)开发新型基因调控工具;(3)构建转基因昆虫品系,以期为昆虫基因功能的解析、经济性昆虫的改良、重大害虫的防治等研究提供借鉴与参考。

模式动物果蝇的基因调控前沿技术

转基因调控技术在生命医学研究中扮演了重要的角色,是探究个体发育和致病机制的必备工具。常用的转基因调控技术包括基因突变、基因干扰和基因转录激活等。果蝇由于具有基因的保守性、遗传工具的多样性以及不受伦理限制等优势,成为生命科学研究中经典模式动物之一,并由此开发出了多种时间和组织特异性的基因调控工具。本文主要介绍了目前在果蝇中常用的基因调控技术,包括CRISPR/Cas9介导的基因突变系统、基于miRNA的新一代转基因干扰系统以及基于CRISPR/dCas9的转录激活(flySAM)系统,希望通过对这几种系统设计原理、操作过程、相关的技术工具及相关资源品系的介绍,提升人们对这些前沿的果蝇遗传学基因表达调控技术及构建的相关果蝇资源品系重要性认识,进而推动生命医学研究发展。