کنترل آفات با ویرایش ژنی

منتشر شده در یکشنبه, 14 ارديبهشت 1399 12:57

مگس سفید (سفیدبالک) از جمله مهم‌ترین آفات کشاورزی در دنیا است. به دلیل جثه کوچک، هنوز دستورزی ژنتیکی و کنترل این حشره با چالش روبرو است. گروهی بین‌المللی از محققان با توسعه پروتکل ویرایش ژنی CRISPR/Cas9 موفق به غلبه بر این مشکل شده‌اند. این روش می‌تواند به روش‌های کنترلی جدیدی در جهت مبارزه با این آفت مخرب کمک کند.

به گفته جیسون راسگون، پروفسور حشره‌شناسی و اپیدمیولوژی بیماری، مگس سفید (Bemisia tabaci) از انواع زیادی از گیاهان تغذیه می‌کند و به صورت مستقیم از طریق تغذیه از گیاه، و غیرمستقیم از طریق کمک به رشد قارچ‌ها و گسترش بیماری‌های ویروسی، باعث خسارت می‌شود. این گروه تحقیقاتی روشی را برای تغییر ژنتیکی این حشره یافته‌اند که نه تنها منجر به افزایش اطلاعات زیستی پایه در مورد این حشره شده است، بلکه راهبردهای کنترل ژنتیکی بالقوه‌ای را نیز توسعه داده است.

نتایج این پژوهش در مجله The CRISPR چاپ شده است. سیستم CRISPR/Cas9 از آنزیم Cas9، که در قالب یک جفت آنزیم مانند یک قیچی مولکولی DNA را در محل خاصی در ژنوم برش می‌دهد، و یک RNA راهنما، که وظیفه هدایت Cas9 به محل مورد نظر در ژنوم را بر عهده دارد، تشکیل شده است. همکاری این دو جزء به عنوان ابزاری برای ویرایش ژنوم در سازواره مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرآیند ویرایش ژنوم کاربردهای زیادی از جمله تحقیقات روی اصول زیست‌شناسی، بهبود محصولات زیست‌فناوری و درمان بیماری‌ها دارد.

ویراش ژنوم معمولاً توسط تزریق مجموعه ویراش‌کننده ژن به جنین‌های حشره انجام می‌شود، اما اندازه فوق‌العاده کوچک جنین‌های مگس سفید و نرخ مرگ‌ومیر سلول‌های تخم مورد تزریق واقع شده، از عوامل چالش‌زا در استفاده از تکنیک CRISPR/Cas9 برای ویرایش این موجودات هستند. روش کنترلی  ReMOT‍ یا Receptor-Mediated Ovary Transduction of Cargo که نوع خاصی از تکنیک CRISPR/Cas9 است در آزمایشگاه این گروه تحقیقاتی توسعه یافته و مشکل تزریق به جنین‌ها را مرتفع می‌کند. در این روش، مجموعه ویرایش‌کننده ژن که به یک مولکول کوچک هدف گیرنده تخمدان به نام BtKV متصل شده است، به مگس‌های سفید ماده بالغ تزریق می‌شود و مولکول BtKV مجموعه ویراش‌کننده را به تخمدان‌ها هدایت می‌کند.

برای بررسی نحوه به کارگیری روش کنترلی ReMOT در مگس سفید، ژن “سفیدی” که در بروز رنگ چشم دخیل است، مورد هدف قرار داده شد. هنگامی که این ژن به طور عادی کار می‌کند، مگس سفید چشم‌های قهو‌ای دارد اما اگر فعالیت این ژن به علت جهش دچار نقص شود، انتظار می‌رود حشره دارای چشم‌های سفید باشد. نتایج تحقیقات این گروه نشان داد روش کنترلی ReMOT منجر به بروز جهش‌هایی می‌شود که حشرات جوان با چشم‌های سفید تولید می‌کند. رنگ چشم‌های این حشرات به هنگام بلوغ به قرمز تغییر می‌کند.

همچنین در این پژوهش اطلاعاتی در مورد ظهور رنگ چشم مگس سفید به دست آمده است. در ابتدا انتظار می‌رفت رنگ چشم‌های سفید بدون تغییر باقی بمانند و تبدیل آن‌ها به رنگ قرمز تعجب‌آور بود. نکته قابل توجه این است که جهش‌های ایجاد شده توسط روش کنترلی ReMOT به نتاج انتقال می‌یابد که یعنی ویرایش ایجاد شده توسط این روش به نسل‌های بعدی به ارث می‌رسد.

دکتر راسگون و تیم او امیدوارند اصول اثبات شده در پژوهش آن‌ها به دانشمندان این امکان را بدهد که این استراتژی را روی ژن‌هایی که بر توانایی حشرات در انتقال پاتوژن‌های ویروسی گیاهان زراعی تاثیر دارند، مورد بررسی قرار دهند. این تکنیک را می‌توان برای حذف هر ژنی از مگس سفید، مطالعات پایه زیست‌شناسی و یا توسعه روش‌های کنترل ژنتیکی بالقوه‌ به کار گرفت.

مترجم: سارا ضرابی

مجله زیست فن

منبع خبر

مقاله منبع

• کریسپر