遺傳控制技術在實蠅類害蟲中的研究進展

武　強， 呂志創(chuàng)， 張桂芬， 嚴　盈,2,3， 劉桂清,4， 李建偉， 王玉生， 蔡玉音， 萬方浩,5*

1中國農業(yè)科學院植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京100193； 2 Department of

Entomology, North Carolina State University, Campus Box 7613, Raleigh, NC 27695-7613, USA；

3Genetic Engineering and Society Center and W.M. Keck Center for Behavioral Biology, North

Carolina State University, Raleigh, NC 27695-7613, USA; 4廣東省昆蟲研究所，

廣東 廣州 510260； 5青島農業(yè)大學農學與植物保護學院，山東 青島 266109

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遺傳控制技術在實蠅類害蟲中的研究進展

武強1， 呂志創(chuàng)1， 張桂芬1， 嚴盈1,2,3， 劉桂清1,4， 李建偉1， 王玉生1， 蔡玉音1， 萬方浩1,5*

1中國農業(yè)科學院植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京100193；2Department of

Entomology, North Carolina State University, Campus Box 7613, Raleigh, NC 27695-7613, USA；

3Genetic Engineering and Society Center and W.M. Keck Center for Behavioral Biology, North

Carolina State University, Raleigh, NC 27695-7613, USA;4廣東省昆蟲研究所，

廣東 廣州 510260；5青島農業(yè)大學農學與植物保護學院，山東 青島 266109

摘要:實蠅類害蟲嚴重危害多種水果和蔬菜，是世界果蔬產業(yè)最重要的害蟲類群之一，嚴重影響了發(fā)生地的果蔬生產和出口貿易活動。昆蟲不育技術(SIT)是一種物種特異和環(huán)境友好型防治措施，在多種實蠅類害蟲的防治、阻截和根除中起到了不可替代的重要作用。通過分子生物學技術對昆蟲的基因組進行遺傳修飾，可對SIT進行改進，提高其防控效果并擴大應用的物種范圍，近年來相關方面的研究已取得重要進展，成為害蟲遺傳控制的研究熱點。本文闡述了通過受四環(huán)素調控的tet-off基因表達系統(tǒng)來實現(xiàn)昆蟲“不育”的基本原理和在果蠅及其他幾種主要實蠅類害蟲中建立的不同類型的遺傳控制體系，以及類似體系在其他農業(yè)昆蟲中的應用情況。簡要介紹了在橘小實蠅遺傳控制技術體系構建方面的工作進展，并對該技術的在害蟲綜合治理(IPM)尤其是實蠅類害蟲防治中的應用前景進行了討論和展望。

關鍵詞:遺傳控制； 實蠅； 昆蟲不育技術； tet-off基因表達系統(tǒng)； 致死品系

Genetic engineering approaches for the improvement

of sterile insect technique (SIT) on fruit flies

Qiang WU1, Zhi-chuang Lü1, Gui-fen ZHANG1, Ying YAN1,2,3, Gui-qing LIU1,4,

Jian-wei LI1, Yu-sheng WANG1,Yu-yin CAI1, Fang-hao WAN1,5*

1StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests,InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgricultural

實蠅類害蟲屬雙翅目Diptera實蠅科Tephritidae，遍布全球熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，種類繁多，寄主范圍廣且危害嚴重。成蟲于寄主植物果皮下產卵，幼蟲在果實內取食為害，致使被害果實腐爛、脫落，該蟲極易隨果蔬、花卉等的貿易活動傳播(Hardy,1969; Lysandrou,2009; White & Elson-Harris,1992)。目前已記錄的實蠅類昆蟲超過500屬4500余種，其中250 余種具有經(jīng)濟意義(李志紅等，2013)。具經(jīng)濟重要性的實蠅主要分為5個類群：按實蠅屬AnastrephaSchiner、臘實蠅屬CeratitisMacleay、繞實蠅屬RhagoletisLoew、離腹寡毛實蠅屬BactroceraMacqart和合腹寡毛實蠅屬DacusFabricius(嚴盈等，2009)。隨著國際貿易活動的日趨頻繁與復雜化，實蠅類害蟲傳播和擴散的機率也增加，成為世界果蔬進出口貿易中的重要檢疫問題。

通過昆蟲不育技術(Sterile insect technique,SIT) (Klassen & Curtis,2005; Knipling,1955)與滅雄技術(Male annihilation technique,MAT) (Allwoodetal.,2002; Cunningham,1989)相結合，可有效防控和阻截多種實蠅類害蟲和鱗翅目害蟲，并逐步發(fā)展形成以昆蟲不育技術為核心的大區(qū)域綜合治理策略(Area-wide integrated pest management approach,AW-IPM)防控體系(Klassen,2005; Vargasetal.,2010)。然而，傳統(tǒng)的將昆蟲進行輻射后標記釋放的技術存在交配競爭力降低、熒光粉標記易混淆等缺陷，同時，雌雄混合釋放會大大降低防治效果，而用于雄蟲篩選的遺傳性別品系(Genetic sexing strain,GSS)在新物種中的構建較為困難，阻礙了SIT在更多物種中的推廣應用(Morrisonetal.,2010; Scolarietal.,2008)。通過遺傳修飾對昆蟲基因組進行編輯而實現(xiàn)昆蟲不育的技術，能夠克服傳統(tǒng)SIT的缺陷，從而達到更高效和穩(wěn)定的防控效果。

近年來，害蟲遺傳控制技術的相關研究取得了一系列重要進展，本文著重闡述了基于四環(huán)素調控tet-off基因表達系統(tǒng)的遺傳不育體系的基本原理和其在果蠅和部分實蠅類害蟲中的研究進展，以及相似體系在其他農業(yè)昆蟲中的應用情況。

1　通過tet-off系統(tǒng)實現(xiàn)昆蟲遺傳控制的基本原理

利用轉基因技術達到使昆蟲“不育”的目的，主要是通過與受四環(huán)素調控的tet-off基因表達系統(tǒng)相結合來實現(xiàn)的。研究表明，大腸桿菌Escherichcoli轉座子Tn10中四環(huán)素阻遏因子(Tetracycline repressor,tetR)可與四環(huán)素結合，從而不能負性調節(jié)四環(huán)素抗性操縱子(Tetracycline-resistance operon,tetO)，因此在四環(huán)素存在時，tetR對tetO沒有阻遏作用，下游轉錄隨即啟動(Gatz & Quail,1988)。依此原理，將tetR中的部分氨基酸與單純皰疹病毒(Herpes simplex virus,HSV)中的Viral protein 16蛋白的轉錄活化區(qū)域(VP16)組合成一種融合蛋白，即四環(huán)素轉錄激活因子(Tetracycline transcriptional activator,tTA)，將tetO與巨細胞病毒(cytomegalovirus,CMV)啟動子組合成tTA響應元件(tTA response element,TRE)，由此便得到了tet-off基因表達雙元件系統(tǒng)(Belloetal.,1998; Gossen & Bujard,1992)。四環(huán)素不存在時，tTA蛋白結合tetO從而引發(fā)CMV啟動子對下游基因的啟動功能；四環(huán)素濃度達到一定劑量時，四環(huán)素與tTA蛋白結合，阻抑了tetO感知tTA的途徑，因此無法激發(fā)TRE下游基因的轉錄活化。

如果將某些“致死基因”作為上述基因表達系統(tǒng)中的目的基因，那么含有該系統(tǒng)的個體在沒有四環(huán)素的條件下，由于“致死基因”的大量表達而導致其個體死亡，而在四環(huán)素存在時，“致死基因”不能表達，個體可正常發(fā)育和存活(圖1A)。相關研究表明，低水平表達的tTA對細胞無害，被廣泛用于基因表達研究，然而高水平表達的tTA蛋白對細胞有毒害作用，其原因可能是依賴泛素的蛋白質水解作用受到干擾。Gongetal. (2005)根據(jù)上述現(xiàn)象對雙元件致死系統(tǒng)進行簡化，得到了單元件致死系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，tTA發(fā)揮了轉錄激活因子與致死效應因子的雙重功能：在無四環(huán)素條件下，基礎水平表達的tTA蛋白可以反復結合tetO，從而促使更大量tTA的合成，其表達量受tTA的mRNA穩(wěn)定性和轉錄效率的調控，逐步積累可達到使蟲體致死的劑量；存在四環(huán)素的條件下，tTA的驅動作用被抑制，從而使其表達量保持在較低水平而不會對蟲體造成傷害(圖1B)。

圖1　四環(huán)素可抑制的雙元件致死系統(tǒng)(A)及單元件致死系統(tǒng)(B) (改自Morrison et al.,2010)

2　遺傳控制策略與致死系統(tǒng)類型

2.1　雙元件雌性特異致死系統(tǒng)

Thomasetal.(2000)獲得了黑腹果蠅Drosophilamelanogaster(Meigen)的雌性特異致死品系，該體系是基于轉基因雙元件表達系統(tǒng)構建的：以雌蟲特異表達的卵黃蛋白yp3基因的啟動子驅動tTA的表達，以能產生細胞毒素的Ras64BV12基因作為效應載體中的致死基因，所得品系在有四環(huán)素條件下生長正常，在無四環(huán)素條件下雌蟲全部死亡。基于此，提出了釋放攜帶顯性致死系統(tǒng)昆蟲(Release of insects carrying a dominant lethal,RIDL)的理念，并分析了該系統(tǒng)與傳統(tǒng)SIT相比的優(yōu)勢。

Heinrich & Scott(2000)也基于類似的思路在果蠅上實現(xiàn)了雙元件的雌性特異致死系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了在雌蟲脂肪體中特異表達的卵黃蛋白yp1基因的啟動子和可促近細胞凋亡的頭部退化缺陷基因headinvolutiondefective(hid)分別構建驅動載體和效應載體，并獲得遺傳轉化品系。tTA的表達受雌蟲脂肪體特異表達基因yp1的轉錄增強子的調控，在沒有四環(huán)素的條件下，tTA與tetO結合并進一步誘導促細胞凋亡基因hid在脂肪體中表達，雌蟲脂肪體的缺失導致其死亡；存在四環(huán)素條件下，tTA與tetO的結合受到抑制，hid基因不能表達，雌蟲可正常存活(圖2)。

2.2　雙元件胚胎致死系統(tǒng)

以上系統(tǒng)由于卵黃蛋白基因在成蟲期才能高表達，所以該系統(tǒng)多在成蟲期才能致死，而實蠅類害蟲多在幼蟲期危害，如果可以實現(xiàn)胚胎期致死，則可以避免釋放的不育雄蟲的后代造成的危害，一定程度上降低其生態(tài)風險，而且還將大大降低飼養(yǎng)成本。

Horn & Wimmer(2003)利用在胚胎早期高表達的serendipityα(sryα)和nullo基因的啟動子來驅動tTA的表達，以hid基因為致死基因，分別構建胚胎早期驅動載體(Embryonic driver)和致死效應載體(Lethal effector)，在果蠅上成功構建了胚胎條件致死系統(tǒng)。該系統(tǒng)中由sryα驅動tTA在胚胎早期高表達，無四環(huán)素條件下，tTA與TRE結合驅動促細胞凋亡基因hid的表達并累積，從而使蟲體在胚胎期死亡；而存在四環(huán)素的條件下，可阻止tTA與TRE的結合，hid不能表達，胚胎可存活并正常發(fā)育(圖3)。

圖2　四環(huán)素調控的轉基因雙元件雌性特異

該系統(tǒng)已在地中海實蠅Ceratitiscapitata(Wiedemann) (Scheteligetal.,2009)和加勒比按實蠅Anastrephasuspensa(Loew)(Schetelig & Handler,2012a)中成功建立。地中海實蠅的雙元件致死系統(tǒng)中驅動品系、效應品系和致死品系的熒光表達模式如圖4所示，驅動品系和效應品系可分別表達紅色熒光蛋白DsRed和綠色熒光蛋白EGFP，而由其雜交所得的致死品系同時含有驅動元件和效應元件，同時表達這2種熒光。

圖3　雙元件胚胎條件致死體系原理示意圖(Ogaugwu,2013)

圖4　地中海實蠅雙元件致死系統(tǒng)中驅動品系、效應品系和致死品系的熒光表達模式

2.3　單元件早期發(fā)育致死系統(tǒng)

Gongetal. (2005)構建了單元件致死系統(tǒng)所需的轉化質粒pLA656和pLA928，這2個質粒除標記單元中熒光蛋白基因所用的啟動子不同外，轉座子和致死單元的組成都相同，其中致死單元由熱激蛋白hsp70基因啟動子、tetO和經(jīng)過密碼子優(yōu)化突變改造的tTA (tTAV)組成，所用啟動子為果蠅hsp70基因啟動子的近端元件片段(包括其轉錄起始位點和很短的前導序列，推斷其已失去熱激響應功能)；pLA656中由ubi-p63E啟動子驅動紅色熒光蛋白DsRed2表達，而pLA928中則為Hr5增強子和IE1啟動子。

用這2個質粒對地中海實蠅進行遺傳轉化，獲得了早期發(fā)育致死的RIDL品系，將純合子雄蟲與野生型雌蟲交配，則后代基因組中攜帶單拷貝的復合轉座子，在無四環(huán)素條件下，致死單元表達tTAV并大量積累最終死亡；該品系的雜合子和純合子個體能通過熒光表達強度來區(qū)分。所得品系中使tTAV的表達量積累到致死劑量一般要到幼蟲期，在無四環(huán)素條件下，所得品系的地中海實蠅很少(1.3%~7.7%)能存活到蛹期，極少數(shù)(0.2%~0.7%)可發(fā)育到成蟲(Gongetal.,2005)。

基于類似設計， Morrisonetal.(2012)和 Simmonsetal.(2007)構建了質粒OX1124并用于棉紅鈴蟲Pectinophoragossypiella(Saunders) RIDL品系的構建，該質粒所得轉化品系的幼蟲期致死率僅27%~46%。分析發(fā)現(xiàn)，增加tetO/tTAV在其基因組中的拷貝數(shù)可放大致死率。對該質粒進行改造后，構建了含多個tetO/tTAV的質粒OX3347、OX3400和OX3402，并通過遺傳轉化得到了相應的轉化品系，其中OX3347和OX3402得到了幼蟲期致死率100%的品系。

2.4　單元件雌性特異致死系統(tǒng)

與性別決定相關的2個關鍵基因transformer和doublesex均存在雌雄差異剪切現(xiàn)象(Black,2003; Parketal.,2004; Sacconeetal.,2002)。在雄蟲中trasformer的編碼區(qū)由含有多個終止密碼子的外顯子所打斷，而雌蟲中的剪切體不含該外顯子(圖5A)，因此可編碼有功能的Tra蛋白(Paneetal.,2002)。如果將這段雌性特異剪切的內含子插入到基因組上某個基因的編碼區(qū)，那么從原理上來講，與transformer基因的情況類似，該基因將只在雌蟲中表達(圖5B)。Fuetal. (2007)將地中海實蠅中transformer基因(Cctra)的雌性特異剪切元件(Transformer intron,traI)引入到質粒pLA928中得到質粒pLA3097，使tTAV只能在雌蟲中表達并積累至致死劑量，而雄蟲則不能表達tTAV，從而實現(xiàn)了雌性特異的早期發(fā)育致死。

通過該系統(tǒng)，Oxitec公司已經(jīng)分別在地中海實蠅(圖6A、 B)、橄欖實蠅Bactroceraoleae(Gmelin) (圖6C、 D)、墨西哥按實蠅Anastrephaludens(Loew)和小菜蛾Plutellaxylostella(L.)中建立了雌性幼蟲100%致死的雌性特異早期發(fā)育致死品系。Tanetal. (2013)使用家蠶Bombyxmori(L.)的doublesex基因(Bmdsx)雌性特異剪切元件構建類似質粒，并通過遺傳轉化得到了家蠶的雌性特異致死轉化品系?；陬愃频脑O計，Lietal. (2014)和 Scott(2014)以銅綠蠅Luciliacuprina(Wiedemann)的熱激蛋白hsp70基因(Lchsp70)啟動子和其transformer基因(Lctra)雌性特異剪切內含子元件等構建相應質粒并獲得了銅綠蠅的雌性特異致死品系。

圖5　地中海實蠅transformer基因(Cctra)雌性特異剪切模式 (Fu et al.,2007)

圖6　雌性特異致死RIDL品系OX3864A (地中海實蠅: A, B)和OX3097D (橄欖實蠅: C, D)的

2.5　雙元件雌性特異胚胎致死系統(tǒng)

由于卵黃蛋白基因在成蟲期才能高表達，由其驅動的雙元件雌性特異致死系統(tǒng)只能在成蟲期致死；而單元件的雌性特異致死系統(tǒng)中tTA的致死作用原理尚不明確，且飼養(yǎng)條件下抑制該系統(tǒng)表達所需的四環(huán)素濃度較高(Schetelig & Handler,2012a)，可能會提高某些潛在的未知風險，所以更理想的是利用雙元件致死系統(tǒng)實現(xiàn)雌性特異胚胎致死。

該系統(tǒng)可通過將transformer基因的雌性特異剪切內含子元件traI引入到雙元件胚胎條件致死系統(tǒng)中的驅動載體或效應載體中來達到該目的。分別構建含有traI的驅動載體(Sexing driver)質粒和效應載體(Sexing effector)質粒，并獲得相應遺傳轉化品系，并分別與相應不含traI的效應品系或驅動品系雜交，則所得品系中只有雌蟲可以表達tTA蛋白并驅動TRE表達Hid蛋白從而致死，或者雌雄蟲都能表達tTA蛋白，但只有雌蟲可以表達Hid蛋白，從而實現(xiàn)雌性特異的胚胎致死(Ogaugwu,2013)。

在地中海實蠅中，用含traI的效應載體(圖7B)轉化所得效應品系與不含traI的驅動載體(圖7A)所得驅動品系進行雜交得到的致死品系能達到雌蟲胚胎100%致死，而含traI的驅動載體與不含traI的效應載體所得品系的致死效率較低(Ogaugwu,2013)?；陬愃频乃悸罚琒chetelig & Handler (2012b)通過使用按實蠅中的相關分子元件成功構建了加勒比按實蠅的雌性特異胚胎致死品系，其雜合子和純合子的熒光表達模式及熒光強度對比如圖8所示，它們也均可同時表達紅色熒光蛋白和綠色熒光蛋白，而純合子個體表達熒光強度要比雜合子個體強。

圖7　雌性特異胚胎致死體系中胚胎驅動載體(A)和雌性特異效應載體(B)的

圖8　雙元件致死的加勒比按實蠅雜合個子(A)和純合子(B)的

3　橘小實蠅遺傳不育品系構建的工作進展

橘小實蠅是一種危害水果和蔬菜的世界性害蟲，在我國發(fā)生尤為嚴重，且有向北方果蔬產區(qū)擴張的趨勢(謝琦和張潤杰，2005； 尹英超和王勤英，2014； 周國梁等，2007)。目前，橘小實蠅的防治主要以性誘劑和化學農藥等傳統(tǒng)防治措施為主，已有研究發(fā)現(xiàn)，由于頻繁使用農藥，橘小實蠅野外種群已對有機磷殺蟲劑、擬除蟲菊酯和阿維菌素等產生了抗性(潘志萍等，2005； 章玉蘋等，2008)。根據(jù)我國對橘小實蠅有效防控的需求，中國農業(yè)科學院生物入侵研究室錨定國際研究前沿，開展了橘小實蠅遺傳控制技術體系的構建研究。

基于對以上各遺傳不育系統(tǒng)的分析，研究人員擬采用基于tet-off雙元件表達系統(tǒng)的不育策略，在橘小實蠅中首先構建胚胎致死系統(tǒng)和雌性特異胚胎致死系統(tǒng)。首先，該體系的構建需要得到的分子元件包括：(1)胚胎早期高表達基因的啟動子，以構建胚胎早期驅動載體并使其在胚胎期啟動tTA系統(tǒng)；(2) 致死基因(如促細胞凋亡基因hid,reaper和grim等)，用于構建致死效應載體；(3) 雌性特異剪接基因元件(如性別決定基因transformer或doublesex的雌性特異剪切內含子序列)，用于構建雌性特異表達的效應載體。在得到以上分子元件后，構建相應載體并通過遺傳轉化與篩選獲得驅動品系與效應品系，再將其雜交進行致死效果驗證，并最后獲得相應致死品系。

目前，研究人員已經(jīng)克隆了胚胎分化期特異表達基因sryα及母體效應基因nanos和vasa等胚胎早期高表達基因，并分離了它們的上游潛在啟動區(qū)序列；克隆了促細胞凋亡基因hid的cDNA全長；克隆了性別決定基因transformer的cDNA全長并得到了其內含子序列，通過分析獲得了其雌性特異剪切元件；并已利用以上分子元件構建了雙元件胚胎致死品系所需的胚胎早期驅動載體和致死效應載體。然后，對橘小實蠅早期胚胎顯微注射流程進行了調整和優(yōu)化，通過胚胎顯微注射將各載體對橘小實蠅進行遺傳轉化的工作正在進行中。以上研究結果為獲得橘小實蠅遺傳不育品系，實現(xiàn)橘小實蠅可持續(xù)控制奠定了基礎。

4　總結與展望

近年來，由于國際果蔬貿易活動的大量增加和旅游產業(yè)的快速發(fā)展，大大增加了有害生物傳播和擴散的機會，很多實蠅類害蟲在原發(fā)生地以外的地區(qū)發(fā)生為害(Clarkeetal.,2005; Malacridaetal.,2007)。實蠅類害蟲的雜食性、較強的飛行能力和較高的繁殖力等特點，使其具有很強的入侵性(Duycketal.,2004)，而其幼蟲危害的隱蔽性也使得化學防治等傳統(tǒng)防治技術不能對其進行有效防治。因此，研究人員一直在致力于研究和發(fā)展針對實蠅類害蟲的替代傳統(tǒng)化學農藥的防治技術。

Rubin & Spradling(1982)通過P-轉座元件將調控野生型玫瑰色眼睛顏色的基因插入果蠅基因組，開啟了轉基因昆蟲領域的相關研究，經(jīng)過30多年的發(fā)展，在很多昆蟲中對其基因組進行人工操縱和改造已成為現(xiàn)實(Fraser,2012)。這些技術已成為在一些模式昆蟲中進行基因功能分析等基礎生物學研究的重要實驗工具，也為農林害蟲和媒介害蟲的防治提供了新的思路(Wimmer,2003)。近年來，用于害蟲防治的遺傳不育技術相關研究取得了很多重要進展(曾保勝等,2013； Morrisonetal.,2010)，可應用于SIT的多個類型的遺傳致死品系先后在果蠅、地中海實蠅、橄欖實蠅、按實蠅等實蠅類害蟲，及棉紅鈴蟲、小菜蛾和家蠶等農業(yè)昆蟲中建立(表1)。

害蟲遺傳控制技術具有物種特異、環(huán)境友好及高效長久等優(yōu)點，符合未來有害生物防治技術的需求與發(fā)展趨勢，將在基于大區(qū)域綜合治理策略的農業(yè)害蟲綜合防控技術體系中發(fā)揮重要作用。然而，作為一種基于遺傳修飾的新型害蟲防控技術，遺傳控制技術在廣泛應用前仍存在一些問題。

首先，經(jīng)過遺傳修飾的生物在進行野外環(huán)境釋放前，要嚴格進行系統(tǒng)的安全性風險評價，已有多家研究單位和政府組織進行了一系列相關研究，并制訂了遺傳轉化昆蟲研究和釋放流程相關的政策和法規(guī)(AHTEG,2010; Benedictetal.,2011; FAO/IAEA,2006; NRE,2009; USDA-APHIS,2009)。

其次，抗性問題也是需要考慮的重要問題之一。很多昆蟲具有對各種化學農藥和生物農藥快速產生抗性的能力(Zhaoetal.,2003)，相關調查發(fā)現(xiàn),有些經(jīng)過SIT防治“篩選”的雌蟲產生了“行為抗性(Behaviral resistance)”，即可識別釋放的不育雄蟲并避免與其交配(Dycketal.,2005)。目前大部分基于遺傳修飾改進的SIT體系中，都是單一致死因子(如雙元件系統(tǒng)中的促細胞凋亡基因和單元件系統(tǒng)中的tTA蛋白的過量表達)，而少數(shù)害蟲體內可能會存在或者有些害蟲在防治過程中會產生相應的抗性突變位點，所以，目標害蟲是否也會通過其“生物抗性”能力對該技術產生抗性也是需要考慮的重要問題之一(Alpheyetal.,2011; Gould,1998; Maclntosh,2010; Reevesetal.,2012)。

表1　已成功構建遺傳致死品系的農業(yè)昆蟲

隨著分子生物學技術的快速發(fā)展，各種高效的基因組編輯技術體系已逐步發(fā)展成熟并且在多種物種中成功測試(王躍強等,2013； Fraser,2012)，這些技術的應用及相關新體系的建立有望進一步解決現(xiàn)行手段的缺陷并顯著提高安全性，為新型的害蟲遺傳控制技術的發(fā)展提供重要工具。

致謝：本文中所用部分圖片由Dr. Marc F. Schetelig (Justus-Liebig-University Giessen, Germany)和Dr. Luke Alphey (Oxitec Limited, UK)提供，特此表示感謝。

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(責任編輯:郭瑩)

Sciences,Beijing100193,China;2DepartmentofEntomology,NorthCarolinaStateUniversity,CampusBox7613,Raleigh,

NC27695-7613,USA;3GeneticEngineeringandSocietyCenterandW.M.KeckCenterforBehavioralBiology,North

CarolinaStateUniversity,Raleigh,NC27695-7613,USA;4GuangdongEntomologicalInstitute,Guangzhou，

Guangdong510260,China;5CollegeofAgronomyandPlantProtection,QingdaoAgriculturalUniversity,

Qingdao，Shandong266109,China

Abstract:Many tephritid fruit flies are economically important pest species that can destroy fruits and vegetables, bringing can be a barrier to international trades. The Sterile Insect Technique (SIT), a species-specific and environment-friendly pest control method, has been proven to be highly effective against tephritid pests. Genetic engineering has a potential to bring great improvements to SIT and facilitate its applicability to more insect pests. Much progress has been made in the area, which also became a frontier of genetic innovation. Here we describe the principles of lethality systems based on the tet-off inducible gene expression system，same case studies from Drosophila and tephritid fruit flies for the improvement of SIT, and the application of similar systems to other agricultural insects. The progress to develop a genetic control system on Bactrocera dorsalis is also briefly reported here. The genetic control strategies based on genetic engineering and SIT is believed to play a great role in the Integrated Pest Management (IPM) of tephritid fruit flies and other agricultural insect pests in the future.

Key words:genetic control; fruit flies; sterile insect technique; tet-off gene expression system; lethality strains

通訊作者*(Author for correspondence): 張桂芬， E-mail: guifenzhang3@163.com; 萬方浩， E-mail: wanfanghao@caas.cn

作者簡介:張桂芬, 女, 研究員。 研究方向： 入侵生物學。 E-mail: guifenzhang3@163.com

基金項目:公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項(200903047)； 國家“973”計劃項目(2009CB119200)

收稿日期(Received)： 2014-11-12接受日期(Accepted)： 2015-01-28

DOI:10.3969/j.issn.2095-1787.2015.02.009