细胞质不兼容:蚊子控制的一种自载机制

导致非转录生育能力导致的细胞质不相容性是一种天然现象,但仍无法更大程度地控制昆虫载体种群。这种机制应优先进行蚊子控制和减少疾病传播,非杀伤性且易于使用最少的投资运作。

蚊子中的细胞质不相容性

以及其他具有经济重要性的昆虫种群细胞质不相容(CI)已广泛记录在给定物种的天然蚊子种群,以及密切相关的物种群。CI限制了基因流,并导致杂合后生殖分离和物种事件

细胞质不相容的起源

细胞质不相容的现象已归因于存在细胞内,义务,母亲遗传的存在Wolbachia属的人力体样的共生微生物。通过四环素治疗,使蚊子幼虫免于这种感染(aposymbiotic),可恢复相互交叉中的双向生育能力。

然而,由于无数原因,CI的基本机制仍然未解决:(i)不匹配交叉关系的矛盾结果,(ii)细胞质特性和交叉类型的不一致分离与普通的母亲祖先(iii)这些因果剂的作用方式渲染精子无行为能力/逮捕核心

沃尔巴奇已知菌株高度多样这反过来似乎解释了天然蚊子种群中观察到的细胞质不相容水平的变化。

通常,蚊子藏有蚊子沃尔巴奇菌株表现出与感染相似类型的男性相对于VIS的兼容性,两性都感染了不同的菌株,导致不育。有趣的是,未感染的雄性与受感染的女性兼容,而不论菌株/混合污渍(超感染)。相反,未感染的女性与受感染的雄性不相容。

细胞质不相容的遗传学:经验证据

基于交叉方案,在种内(种群之间)和种间(物种之间)杂交中观察到的单向生育力归因于所谓的“细胞质不兼容性”所谓的非核的母体谱系。

例如,涉及的十字艾德斯·马来西斯女性xAe。阿尔卡西迪雄性肥沃,而互惠交叉涉及Ae。阿尔卡西迪女性xAe。马来西斯雄性(尽管有授权)是无菌的(所有卵都是不可或缺的)。

源自十字架的杂种雄性(Ae。马来西斯女性xAe。阿尔卡西迪男性)没有产生可行的后代当反向交叉时Ae。阿尔卡西迪女性因此,不兼容表现出严格的母体继承方式,如下所示:

女性 男性
Ae。马来西斯(W+) Ae。阿尔卡西迪(W-) F1((Ae。马来西斯X AE。阿尔卡西迪
Ae。马来西斯(W+) + + +
Ae。阿尔卡西迪(W-) - + -
F1((Ae。马来西斯X AE。阿尔卡西迪)* + + +

*在混合十字架中,括号中的第一个命名物种被用作女性父母。

(+)=兼容性,( - )=不兼容,(w+)= wolbachia存在,(w-)= wolbachia不存在。在这种情况下,Ae。马来西斯众所周知沃尔巴奇(W+),Ae。阿尔卡西迪没有这种感染(W-)。

请注意,当沃尔巴奇被感染的雄性与未感染的女性交叉。

在这种情况下,针对基因组替代的顺序跨性方案也没有改变混合交叉中使用的第一位女性父母的兼容性状态,证明了CI的现象是独立的,稳定和永久性的。

此外,在Culex Pipiens蚊子,已经证明CI在整个蚊子的寿命中持续存在不论参与父母的年龄如何。

在许多其他紧密相关的物种之间记录了类似的现象迪士(Stegomyia)Scutellaris团体,南太平洋群岛的丝虫病载体。

细胞质不兼容:遗传流/渗入的有效障碍

这种自然发生的CI现象具有扮演关键角色通过限制基因流和物种形成渗入在给定物种的近亲群之间以及物种和杂种之间。此外,它可以在蚊子基因组替代的基因驱动系统中起作用,以及减少人口规模或调节种群年龄结构以减少疾病传播的基因驱动系统。

因此,已经假设沃尔巴奇可能被使用(一世作为驱动理想基因型的工具进入节肢动物种群,(ii直接抑制或修改天然昆虫矢量种群

人口控制的影响

消除成功的故事Culex pipiens Fatigans(Bancroftian Filariasis的矢量)通过CI在定义的地理区域中进行了记录。该方案涵盖了目标物种的双向不兼容雄性的质量释放,因此,这是无害的,因为它们不需要血液。

艾德(Aedes)白化女性蚊子。(来源:疾病控制与预防中心的公共卫生图像库,https://phil.cdc.gov/details.aspx?pid=4487)

CI通过CI控制的昆虫载体种群具有明显的优势,即精通成本,消除了对杀虫剂的应用的需求,因此避免了新兴的杀虫剂耐药性。此外,现有的大规模释放计划的道德准则和实践就足够了,而无需行使大量规则和法规以迅速获得许可。

如果使用细胞质不相容的雄性来控制艾德(Aedes botictus)(亚洲老虎蚊子)还有一个额外的优势,因为相对于未感染的女性,感染的女性具有生殖优势,这是由于CI和A适应性增加与沃尔巴奇感染就宿主的寿命,卵盖率和繁殖力而言。

一件大小不合适的东西:重新攻击的好时机

如果在给定的地区,沃尔巴奇菌株共同循环和表现出CI,情况提供了一个机会,可以利用它来控制土著媒介种群。因此,存在集成的可能性这种不兼容的昆虫技术(IIT)与其他控制方法,例如无菌昆虫技术(SIT)以及使用幼虫剂进行有效管理昆虫矢量种群。

利用CI菌株的人口式实验被证明是盛大的成功。这项技术确实有望大规模发行,以控制经济重要性的昆虫向量,这可能被证明是一种新颖的环保工具。

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注释