本实验方案描述了如何测量埃及伊蚊(Aedes aegypti)的常见生命参数数据,包括繁殖力、翅长、生育力、性别比例、存活力、发育时间、雄蚊贡献率以及成虫寿命。这些测量指标可用于评估转基因蚊虫的适合度。
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本实验方案描述了如何测量埃及伊蚊(Aedes aegypti)的常见生命参数数据,包括繁殖力、翅长、生育力、性别比例、存活力、发育时间、雄蚊贡献率以及成虫寿命。这些测量指标可用于评估转基因蚊虫的适合度。
转基因蚊子与野生型蚊子相比通常表现出适合度代价。在此类研究中,适合度代价的评估涉及采集转基因蚊子的生命参数数据,并与具有相同遗传背景但不含转基因的蚊子进行比较。本文详细说明了如何测定蚊子常见的生活史性状 埃及伊蚊包括繁殖力、翅的大小与形态、生育力、性别比例、存活率、发育时间、雄性贡献以及成虫寿命。选择这些参数是因为它们能够反映生殖成功率,易于测量,且在文献中常被报道。代表性结果量化了基因敲除或单次插入基因驱动元件所导致的适合度代价。标准化生命参数数据的收集方法非常重要,因为此类数据可用于比较不同研究中产生的转基因蚊虫的健康状况,或用于模拟野生型蚊虫群体中转基因的固定速率。尽管本方案专门针对转基因 埃及伊蚊该方案也可用于其他蚊种或其他实验处理条件,但需注意某些生物学背景可能需要进行特殊调整。
“适者生存”是达尔文提出的观点,即拥有最适应其生存环境基因的个体将把这些基因传递给后代1。这意味着,正是适应度决定了其基因能否得以延续。这一已有150多年历史的概念,或许是设计转基因蚊子中成功基因驱动系统最关键的决定因素。基因驱动是指自私遗传因子以超越孟德尔遗传规律的方式在种群中扩散的现象2,目前正被探索用于遗传性害虫治理3。在媒介控制背景下,该策略旨在用对病原体具有抗性的个体取代野生型(WT)节肢动物(种群修饰),或彻底清除整个种群(种群压制)4。然而,与野生型同类相比,转基因蚊子通常表现出适应度代价(也称为遗传负荷),这意味着在竞争能力更强的种群中,外源基因将逐渐丢失。因此,必须将外源基因与基因驱动系统相结合,以抵消任何适应度代价,并推动外源基因在种群中的传播水平超过典型的孟德尔遗传预期4。
跨蚊媒种类的实验室研究表明,转基因通常表现出适合度代价5,6,7例如,Irvin 等 测量了多种生命参数 埃及伊蚊(Aedes (Ae.....
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注意:本方案适用于已验证并建立的转基因和野生型Ae. aegypti品系。有关生成转基因Ae. aegypti的更多信息,请参见 Kistler et al.22 和 Coates et al.23 。以下所述的所有实验均在标准的Ae. aegypti饲养条件下进行。蚊子饲养环境为28 °C,相对湿度75%–80%,光照周期为12小时光照/12小时黑暗。出于统计学考虑,强烈建议每种蚊株至少使用100张单独的产卵纸。全面的适合度研究大约需要3个月完成(图1)。
1. 雌性蚊虫繁殖力的测定
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根据上述方案,评估了两种蚊虫品系的适合度:(1)通过CRISPR/Cas9介导敲除埃及伊蚊(Ae. aegypti)D7L1(AAEL006424)唾液蛋白基因;(2)表达自主性CRISPR/Cas9基因驱动系统的埃及伊蚊(Ae. aegypti)品系9。对于前者,通过显微注射针对D7L1基因的特异性sgRNA至胚胎中,利用非同源末端连接(NHEJ)途径产生基因断裂,从而建立纯合D7L1基因敲除品系。为消除潜在的脱靶效应,将杂合D7L1-KO蚊虫与野生型(WT)回交四代后,获得稳定的纯合品系。对于后者,将一个基因驱动盒(gene drive cassette)敲入Carb109位点(Chr3:409699138),该盒在nanos(AAEL012107)或innexin-4(AAEL006726)启动子驱动下表达Cas9核糖核蛋白复合物(本方案中分别称为GD1和GD2),显微注射所用为CRISPR/Cas9注射混合物,操作如前所述9。阳性G1<.......
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Ae. aegypti 的适合度研究通常在实验室中进行,以评估与转基因载荷(例如, 基因驱动元件)或基因敲除相关的适合度代价,如本文所述;然而,这些研究也可用于多种其他目的——任何旨在评估 Ae. aegypti 群体健康状况的研究,例如感染 Wolbachia 的蚊株30,31、具有杀虫剂抗性的蚊株32,33,或感染节肢动物病毒的蚊株34。因此,由于这些实验可应用于广泛的目的,相关实验方案被设计为简单、高效且可重复。
研究人员在将实验室收集的适合度数据外推至野外蚊虫时应谨慎。在本方案中,对照组应为具有相同遗传背景但不含转基因(或处理条件)的蚊虫。然而,实验室中常用的野生型Ae. aegypti品系已近交.......
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作者无任何利益冲突需要披露。
作者感谢密苏里大学的 Bill Reid 博士和 Alexander Franz 博士在本实验方案中提供的支持。作者还感谢美国国立卫生研究院/国家过敏与传染病研究所(NIH/NIAID)的 Benjamin Krajacich 博士在 R 分析方面提供的支持。本研究由美国国立卫生研究院资助,项目编号为 R01 AI130085(KEO),以及美国国立卫生研究院/国家过敏与传染病研究所内部研究计划项目编号 AI001246(EC)。
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