改造的细菌可以蜜蜂救世主

德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们报告说,他们已经开发出一种新的策略来保护蜜蜂从致命的趋势被称为蜂群衰竭:转基因的菌株。

越来越多的蜂群在美国成年蜜蜂的减少。根据一项全国性调查,养蜂人损失了近40%的蜂群去年冬天,调查开始以来的最高速度报道13年前。

改造的细菌生活在蜜蜂的内脏和作为生物工厂,排出药物防止蜜蜂两个蜂群衰竭的主要原因:蜂螨和变形翼病毒。研究人员认为他们的方法可能有一天扩大农业使用,因为工程细菌容易生长,给蜜蜂非常简单,工程细菌接种疫苗不可能超出蜜蜂。

“这对蜜蜂健康有直接的影响,”莫兰说,综合生物学教授,该研究的主。

“这是第一次有人改善蜜蜂通过基因工程微生物的健康,”肖恩·伦纳德补充说,研究生和这项研究的第一作者。

蜂螨和变形翼病毒通常聚在一起;螨捕食蜜蜂,他们可以传播病毒,同时也削弱了蜜蜂和使他们更容易受到病原体的环境。

解决每个问题,团队设计一个目标细菌的病毒,另一个为螨虫。而控制蜜蜂,蜜蜂的应变处理目标细菌病毒更容易生存一天10 36.5%。同时,蜂螨捕食另一组蜜蜂mite-targeting应变处理的细菌约70%更有可能死于第十天比螨捕食控制蜜蜂。

据美国养蜂协会,蜜蜂贡献每年近200亿美元的美国作物生产的价值,他们在全球粮食生产发挥着巨大的作用。没有蜜蜂,几十种作物,从杏仁浆果西兰花,要么消失,要么产生更少的食物。

和人类一样,蜜蜂有一个生态系统在它们的肠道里的细菌称为微生物以及抗病毒防御机制被称为RNA干扰(RNAi),帮助身体抵御某些病毒,被称为RNA病毒。当引入一种RNA病毒,它会产生被称为双链RNA分子,一个健康的细胞检测,触发一个RNAi免疫反应。

“你通常只能获得这些分子的迹象,当一个RNA病毒复制,”莫兰说。“这是一个信号,这可能是一个邪恶的事情,你应该攻击。”

促进一个有用的RNAi对蜜蜂病毒反应,引发致命的RNAi响应螨-团队介绍了改造过的细菌数以百计的蜜蜂在实验室设置。喷糖水的解决方案包含细菌,蜜蜂培养,摄取的解决方案。研究小组发现接种年轻工蜂工程细菌导致蜜蜂的免疫系统,准备抵御变形翼病毒,这是一种RNA病毒,并导致螨虫的自己的免疫系统对抗,最终杀死他们。

而实验发生在严格biocontainment协议使用基因工程,莫兰说,即使没有这样的协议,工程细菌逃到野外的风险和感染其他昆虫,从而赋予一些抗虫或摘要超级大国——非常低。使用何种类型的细菌是高度专业化的蜜蜂生活在肠道,无法长期生存之外,病毒防护,罢工只蜜蜂。然而,需要进一步的研究来确定治疗的有效性和安全性在农业设置。

这种方法的另一个好处是为研究人员使用它作为一个工具在研究蜜蜂基因。改造的细菌可以打倒特定的蜜蜂基因,使洞察蜜蜂基因组的运作,并可能使新的育种策略能制造更健壮的蜂群。

参考

伦纳德等。(2020)工程共生体激活蜜蜂免疫和限制病原体。科学。DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9039

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