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        用蜘蛛和蝎子毒素設計的殺蚊真菌可以幫助對抗瘧疾
        
			
        
				2019-06-17 09:28:42
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        據世界衛(wèi)生組織(WHO)稱，瘧疾每年導致近50萬人死亡。在撒哈拉以南非洲一些受災最嚴重的地區(qū)，攜帶瘧疾寄生蟲的蚊子已經對傳統(tǒng)的化學殺蟲劑產生抵抗力，使抗擊這種疾病的努力復雜化。
        

        用蜘蛛和蝎子毒素設計的殺蚊真菌可以幫助對抗瘧疾
        

        來自馬里蘭大學和來自布基納法索，中國和澳大利亞的同事的一項新研究表明，一種基因工程產生蜘蛛和蝎子毒素的滅蚊真菌可以作為一種高效的生物控制機制來對抗攜帶瘧疾的蚊子。這種真菌對蚊子具有特異性，對人類沒有危害。此外，研究結果表明，真菌對蜜蜂和其他昆蟲也是安全的。該研究于2017年6月13日在線發(fā)表在“科學報告”期刊上。
        

        “在本文中，我們報告說，我們最有效的真菌菌株，能夠表達多種毒素，能夠用單孢子殺死蚊子，”UMD昆蟲學系的研究生，一位合著者Brian Lovett說。論文。“我們還報告說，我們的轉基因真菌可阻止蚊子進食。這意味著我們的真菌菌株能在五天后防止90%以上的蚊子傳播疾病。”
        

        研究人員使用了真菌綠僵菌(Metarhizium pingshaensei)，它是蚊子的天然殺手。該真菌最初是從蚊子中分離出來的，以前的證據表明該真菌對攜帶疾病的蚊子有特異性，包括岡比亞按蚊和埃及伊蚊。當真菌的孢子與蚊子的身體接觸時，孢子會發(fā)芽并穿透昆蟲的外骨骼，最終從內到外殺死昆蟲宿主。
        

        然而，就其本身而言，真菌需要相當高劑量的孢子和大量時間才能產生致命效應。為了增強真菌的致命能力，研究人員利用幾種基因表達真菌，這些基因表達來自蜘蛛和蝎子毒液的神經毒素 - 單獨使用或與其他毒素結合使用。毒素通過阻斷神經沖動傳遞所需的鈣，鉀和/或鈉通道起作用。
        

        研究人員隨后在布基納法索測試了野生捕獲的抗殺蟲蚊子的工程真菌菌株。每種工程菌株都比未改變的真菌更快更有效地殺死蚊子。但最有效的菌株使用兩種毒素的組合，一種來自北非沙漠蝎子Androctonus australis，另一種來自澳大利亞藍山漏斗網蜘蛛Hadronyche versuta。蝎毒素阻斷鈉通道，而蜘蛛毒素阻斷鉀通道和鈣通道。這兩種毒素都已被美國環(huán)境保護局批準用于殺蟲劑。
        

        “世界衛(wèi)生組織已確定殺蟲劑抗藥性是有效控制蚊蟲的主要威脅，這不僅與瘧疾有關，而且與登革熱，黃熱病，病毒性腦炎和絲蟲病等蚊子傳播的疾病有關，”雷蒙德·圣萊杰說。 ，UMD昆蟲學系的杰出大學教授和該研究的資深作者。“與僅針對鈉通道的化學殺蟲劑不同，許多蜘蛛和蝎子毒素會襲擊神經系統(tǒng)的鈣和鉀離子通道，因此昆蟲沒有預先存在的抵抗力。”
        

        當Lovett，St。Leger和他們的同事將毒素基因插入到金龜子真菌中時，它們包括一個額外的失效保護：高度特異的啟動子序列，或遺傳“轉換”，確保毒素基因只能在血液中激活。昆蟲。結果，真菌不會將毒素釋放到環(huán)境中。
        

        為了進一步確保非目標昆蟲物種的安全性，研究人員還測試了蜜蜂上的工程真菌菌株。在布基納法索工作的研究小組利用被動方法(將蜜蜂暴露于孢子涂層織物)和直接方法(用懸浮在液體中的孢子噴灑蜜蜂)故意感染當地蜜蜂。兩周后，由于毒素增強的真菌，沒有蜜蜂死亡。
        

        “我們使用的毒素是有效的，但對昆蟲來說是完全特異的。它們只在昆蟲中表達真菌。此外，真菌對蜜蜂和其他有益物種毫無作用，”St. Leger說。“因此，我們在工作中有幾個不同的生物安全層。”
        

        受當前研究結果的鼓舞，研究人員計劃在布基納法索擴大他們的實地測試方案。目前，該團隊正在測試蚊子的孢子，這些蚊子包含在一個類似于溫室的定制外殼中，墻壁由網而不是玻璃制成。研究人員還在測試與蚊子密切相關的昆蟲物種的真菌，如mid and和蚊蠅，以確保真菌對非目標昆蟲是完全安全的。最終，該團隊希望在野外部署野生蚊子種群的孢子。
        

        “這是我們第一次深入研究表達毒素的真菌對蚊子的影響，超出了它們殺死它們的能力。這也是我們對殺蟲蜘蛛和蝎子毒素庫的最廣泛描述，”洛維特說。“我們的研究結果直接擴展了我們對這些技術如何在田間用于防治害蟲的理解。”
        
			

			
          
        
			
        
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