基因編輯技術讓家蠶性別由雌變雄


科技日報重慶7月14日電 (記者雍黎)14日,記者從西南大學獲悉,該校童曉玲教授課題組最新研究通過基因編輯技術,成功實現家蠶從雌性向雄性的性別逆轉,這一突破不僅打破了昆虫性別由染色體決定的固有模式,更為經濟昆虫育種及害虫生物防治開辟了新的技術路徑。相關研究成果近日在國際期刊《害虫管理科學》發表。
據了解,家蠶作為重要的經濟昆虫和新興模式生物,其雄蠶因抗逆性強、產絲質量高、料絲轉化率高而更受蠶絲產業青睞。因此,培育全雄蠶品種成為蠶業發展的重要期盼。以往研究對家蠶性別決定相關基因進行了探索,但未能實現家蠶的完全性別逆轉。
Bmdsx是控制家蠶“性別開關”的關鍵基因,該基因在雌蠶和雄蠶體內會產生不同“版本”的剪接變體,雌蠶會不折不扣使用Bmdsx上的E3和E4外顯子,發育為雌性特征﹔雄蠶則會跳過E3和E4發育為雄性特征。正是關於E3和E4的“舍”與“取”,決定了蠶寶寶最終是雌還是雄。
童曉玲教授介紹,研究團隊聚焦控制性別的關鍵基因,巧妙地使用CRISPR/Cas9基因編輯技術,精准靶向該基因的雌特異性外顯子剪接位點,通過誘導單鹼基突變破壞剪接供體/受體位點,強制雌性個體跳過E3和E4外顯子,使雌蠶執行了雄性的發育指令。
經過基因編輯的雌性家蠶在成虫階段發生了轉變,原本7節的腹部變成了雄性特有的8節,長出了雄蠶才有的抱握器等生殖器官,甚至體內還發育出完整的精囊、輸精管,能產生和雄蠶一樣的精子。這一成果標志著家蠶性別控制技術取得重大突破,有望通過該技術培育更高產量和品質的品種,推動絲綢產業發展。
“這個技術不僅適用於家蠶。”童曉玲表示,研究發現,包括蚊子、棉鈴虫和褐飛虱等在內的多種害虫,其“性別開關”基因都有類似的拼接規則。在害虫防治領域,相關成果也為開發新型害虫控制策略提供了理論基礎,為農業生產的可持續發展提供保障。

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