热点关注:  
X射线 3D打印 中广核技 中国同辐 太赫兹 新冠疫情 粒子加速器 质子治疗 电子束辐照 放射性同位素 辐照交联 辐射剂量 直线加速器

产业应用 > 农业领域 > 正文

国际原子能机构在虫害遗传性别分离方面的进展

病虫防治 国际原子能机构 核技术 辐射虫害
发布:2021-03-18 15:12:22     来源:IAEA

南美果蝇的首次研发是通过国际原子能机构CRP开发的一种基于颜色的GSS,其中雄性来自棕色蛹,而雌性则来自黑色蛹。这种区别可能带来更有效和更具成本效益的SIT计划。(照片:C。Cáceres粮农组织/国际原子能机构)。

虫害造成的危害可能威胁农民的生计,并损害国际贸易和全球粮食安全,限制了某些农作物的流动以遏制虫害的传播。但是,此类有害生物的负担可以减慢,并且在某些情况下,可以利用核技术的力量完全消除。所使用的技术需要昆虫的大量饲养,这要归功于新发现而变得更加有效。

原子能机构与联合国粮食及农业组织(粮农组织)合作,在过去的60年中一直在研究和改进不育昆虫技术(SIT),以帮助各国与昆虫传播疾病作斗争。粮农组织估计,由于虫害,全球每年损失20%至40%的农作物farmers大约使农民蒙受2 200亿美元的收入损失。作为昆虫种群管理的一种环境友好形式,昆虫不育技术使用辐射对雄性昆虫进行灭菌。然后将经过灭菌处理的雄性昆虫释放到目标区域,与野性雌性进行繁殖,这样就不会产生后代,并且将昆虫对农作物的伤害降到最低,这些昆虫可能会挖入或吞噬植物。

每天生产和释放数以百万计的健康雄性不育雄性动物,它们可以与野生雄性竞争,这是SIT计划成功的关键。一项协调研究项目(CRP)的参与者比较了通过遗传,转基因或共生技术生产的不育雄性菌株的饲养效率和竞争能力,研究了与此过程相关的挑战以及克服这些挑战的方法。由于CRP,现已发表了一系列强调研究成果的论文。

果蝇的性别决定

为了确保有效的昆虫不育技术计划,理想情况下必须根据性别区分昆虫,这对许多物种而言是一项艰巨而繁琐的任务。FAO / IAEA害虫防治分子生物学家Konstantinos Bourtzis说:“昆虫不育技术的活性成分是雄性昆虫,我们现在已经能够分离和利用遗传选择标记,从而可以识别和区分雄性与雌性。”实验室。“通过仅雄性释放,我们可以确保SIT在雌性在农作物中产卵时更经济有效地抑制目标昆虫种群。”

五年来,CRP参与者比较了用于生产无菌雄性昆虫株的各种技术的效率。该项目涉及来自13个国家的18位科学家,他们研究了一系列技术和灭菌能力。

该项目是南美果蝇(Anastrepha fraterculus)的首次研究,该项目能够发现遗传标记并将其与果蝇的性别相关联,这是由于遗传性繁殖株(GSS)的发展所致(请参阅“什么”)。是一个遗传性别鉴定菌株(GSS)?)。在the期观察到这种标记,雌性为黑色,雄性为棕色,可以比以前更早地揭示出苍蝇的性别。使用该标记,可以在生产设施中将雌性p自动与雄性分离,仅对雄性进行灭菌和运输,然后释放到目标区域。

现在,在南美果蝇的the期有一个标记允许性别分离,下一步是评估在大规模繁殖条件下该菌株的遗传稳定性和生物学质量,并评估其在田间条件下的效率。

“在南美洲,对于实施大规模饲养设施和实地项目,GSS菌株至关重要。”美洲国家间遗传资源研究所Moscafrut运营计划内的遗传性研究实验室副主任JoséSalvador MezaHernández说在墨西哥恰帕斯州开展农业合作,在CRP中担任首席研究员。“ The标记的最新发现及其在基于黑-的GSS的构建中的用途具有极大的潜力,可以提高该地区SIT的有效性和覆盖面。”

 
 

南美果蝇的其他潜在标志物的研究仍在继续

该项目的另一个关键成就是精制菌株以提高遗传稳定性。通过这样做,雄性可以具有给定的期望特征,例如提高的饲养效率,性别分离,遗传稳定性或交配竞争力。这些改良工作包括地中海果蝇(Ceratitis capitata),墨西哥果蝇(Anastrepha ludens),新世界螺丝虫(Cochliomyia hominivorax),黄热蚊(Aedes aegypti)和亚洲虎蚊(Aedes albopictus)。

Bourtzis说:“我们需要以具有成本效益的方式大量生产具有高生物质量的雄性,以进行灭菌和释放。” “他们需要与野性雄性竞争;如果他们没有做到这一点,那么我们就无法压制目标人群。”

目前正在进行后续CRP,重点是构建GSS的通用方法。对GSS的这项研究以及构建GSS的策略的发展将通过GSS对一系列物种的效率,适用性和可转移性进行评估。然后,将通过小规模测试对GSS通用方法的成就进行评估,以评估其作为SIT项目的一部分的应用。

什么是遗传性别菌株(GSS)?

GSS是一种只允许雄性释放用于SIT应用程序的菌株。使用GSS,将给定的选择标记(通常是表型性状)与性别相关联,以帮助进行分类。例如,对于南美果蝇,选择标记是负责the颜色的基因,,通常为棕色。遗传变异可使黑色变色,在南美果蝇GSS的情况下,该变色与雌性有关。该视觉标记允许使用基于颜色的分拣机对the进行分拣,仅对雄性进行消毒和释放。

最成功的GSS将包含多个标记。地中海果蝇的VIENNA 8菌株带有两个选择标记,即白p(wp)基因和对温度敏感的致死(tsl)基因。在TSL基因是一个关键标志物,因为它容许温度耐男性和女性到温度敏感性的联系。当胚胎暴露于摄氏34或35摄氏度的高温下时,只有雄性存活,从而允许经济高效的仅雄性生产和释放用于SIT应用,因为无需将资源用于饲养和消毒需要丢弃的雌性。

推荐阅读

IAEA赞扬巴基斯坦利用核技术来复兴棉花种植及纺织业

国际原子能机构(IAEA)称赞巴基斯坦原子能委员会的农业和生物核研究所(NIAB)费萨拉巴德在该国有效利用的核技术,特别是用于恢复棉花作物和整个纺织工业。 2021-01-28

国际原子能机构发布《亚太地区辐照诱变育种RCA项目社会经济影响评估》

今天国际原子能机构(简称“机构”)为纪念《亚洲太平洋地区核科学技术研究、发展和培训地区合作协定》(简称“RCA协定”)签订50周年,评估了近20年来诱变育种RCA项目的社会经济影响,于近日发布题为《亚太地区辐照诱变育种RCA项目社会经济影响评估》的报告。 2021-02-22

粮农组织与国际原子能机构携手应对动植物疫病风险

联合国粮农组织总干事屈冬玉和国际原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西日前签署了新版合作协定,旨在进一步增强并拓展双方合作。 2021-02-28

核技术:中国粮食增产的新动力

​)据权威部门透露,在过去五年中,中国通过核技术育成的农作物突变新品种已经新增粮食五十四点五亿公斤,综合经济效益达六十八亿多元。 2013-10-25

核技术与农业原来可以这样“玩”

利用核技术来培育新的品种,监控监测水、土、肥的管理,对昆虫、畜牧生长、动物疾病进行防控,还能保障食品安全。 2019-11-13
阅读排行榜