사과를 싫어하는 나방을 키우는 유전자 연구

미국 농무부 연구원은 유전학을 사용하여 코들링나방을 통제하고자 합니다.

워싱턴 주 와파토에 있는 농업 연구 서비스 연구소의 William Walker는 노스웨스트 사과 산업에서 가장 혐오스러운 해충 중 하나를 저지하기 위해 유전자 조작을 사용하는 것을 목표로 진행 중인 세 가지 프로젝트를 진행하고 있습니다.

재배자들은 코들링 나방 문제가 최근 몇 년 동안 증가하여 페로몬 파괴와 같은 기존 제어 방법을 개선하고 새로운 방법을 탐색하기 위한 연구가 다시 부활했다고 보고합니다. 워싱턴 나무 열매 연구 위원회는 나방을 사과의 최우선 과제로 간주하고 총 557,000달러로 Walker의 세 가지 프로젝트 모두에 자금을 지원하고 있습니다.

“이러한 접근 방식 중 일부는 사람들이 잘 이해하지 못하는 최신 기술이지만 과일 생산을 늘리는 동시에 코들링 나방 압력과 살포 투입을 줄일 수 있는 능력이 있습니다.”라고 워싱턴 셀라에 있는 Zirkle Fruit Co.의 곤충학자이자 농업 컨설턴트인 Teah Smith는 말합니다. , 이메일에서 말했다. “이러한 접근 방식이 경제적으로 실현 가능하다면 재배자와 소비자 모두에게 승리인 것 같습니다.”

Walker의 실험 중 하나는 CRISPR 유전자 편집을 사용하여 암컷 나방의 “후각”을 변경하여 알을 낳는 장소로 사과를 좋아하지 않습니다. 또 다른 목표는 유전자 코드 번역을 방해하고 생존에 중요한 단백질을 생산하는 나방 애벌레의 능력을 차단하는 생물 살충제를 만드는 것입니다. 이 접근법을 RNA 간섭이라고 하며 이미 다른 해충에 대해 상용화되었습니다. 세 번째는 기존 바이러스 기반 살충제의 유전자를 변경하여 더 효과적으로 만드는 것입니다.

CRISPR 프로젝트는 3년간의 연구 위원회 자금 지원이 끝났지만 Walker는 ARS 예산을 계속 사용할 만큼 충분한 결과가 있다고 말합니다.

그는 유전자 편집 부분을 파악했다고 말했다. 다음은 곤충 행동 테스트입니다. 문제는 그의 편집되지 않은 곤충도 사과에 알을 낳지 않아 대조군이 없다는 것입니다. 그의 실험실 나방 군체는 근친 교배되고 정상적인 환경 스트레스에서 제거되어 표본 가방에 알을 낳는 데 익숙해졌고 더 이상 사과에 관심이 없는 것 같습니다.

행동이 아니라 유전학의 전문가라고 재빨리 지적한 Walker는 더 나은 테스트를 설계하는 방법에 대해 동료들과 논의해 왔습니다.

“연구의 이 단계는 진행 중인 작업입니다.”라고 그는 말했습니다.

CRISPR 프로젝트는 2019년 2월에 사망한 ARS 유전학자 Stephen Garczynski의 작업을 계속합니다. Walker는 2020년 10월에 고용되었습니다.

또한 Walker는 자신의 목표가 편집된 나방을 야생으로 방출하는 것이 아니라 냄새 기반 제어 전략을 개선하는 것이라고 강조합니다.

한편, 그는 3개년 생물농약 프로젝트를 이제 막 시작했습니다. 그는 2022년 여름에 프로젝트 자금을 받고 12월에 기술자를 고용했습니다.

계획은 나방 유충이 생존에 중요한 단백질을 만드는 유전자를 단락시키기 위해 섭취하는 생물학적 스프레이 또는 곡물을 만드는 것입니다.

그는 그것이 얼마나 빨리 작동할지 확신하지 못합니다. 알에서 부화한 애벌레는 일반적으로 24시간 이내에 사과 속으로 잠복합니다. 생물 살충제는 그것을 예방할 수는 없지만 결국 유충을 죽이고 인구를 억제하는 데 도움이 될 것이라고 Walker는 말했습니다.

세 번째 프로젝트는 기존의 바이러스 살충제를 보다 효과적으로 작동하도록 유전적으로 조작하는 것을 목표로 합니다. 이것도 일부 직원 채용 지연으로 인해 초기 단계에 있다고 Walker는 말했습니다.

유기농 사과 재배자들은 때때로 코들링 나방을 죽이는 세분화된 형태의 바이러스를 사용하지만 예전만큼 효과적이지 않다고 보고합니다. Walker는 그것이 약간의 유전적 땜질과 함께 더 잘 작동할 수 있다고 생각합니다. 한 가지 아이디어는 자주 사용되는 CpGV의 일반적인 형태의 유전적 하이브리드 균주를 개발하는 것입니다.시디아 포모넬라 과립 바이러스) 더 큰 효능을 가질 수 있습니다. 다른 하나는 바이러스에 거미 독소를 유 전적으로 추가하는 것입니다. 세 번째는 두 개의 서로 다른 나방 바이러스를 하나로 결합하여 나방을 “공동 감염”시키는 것입니다.

생존 능력

업계 전문가들은 미국 대중이 유전자 조작에 대한 우려를 점차 완화함에 따라 Walker의 작업이 미래의 코들링 나방 방제에서 실행 가능한 부분이라고 생각합니다. 옥수수와 대두와 같은 줄넘기 작물은 현재 유전적 변화를 포함하고 있습니다. 미국 환경보호청(EPA)은 수컷 자손만 낳도록 유전적으로 왜곡된 모기를 제한적으로 방출하는 것을 승인했습니다. 연구원들은 콜로라도 감자 딱정벌레에 대한 RNA 간섭 제품을 개발하고 EPA 등록을 신청했습니다.

“우리는 유전자 변형 유기체가 IPM 접근법의 중요한 부분이 될 수 있다는 증거를 가지고 있습니다.”라고 Oregon State University의 곤충학자이자 Northwest codling moth process force의 의장인 Chris Adams는 말했습니다.

실용적인 응용 프로그램을 개발하는 데 시간이 걸리지만 나방이 사과에 끌리지 않는다면 그는 재배자가 근처에 사과를 유인하는 “유인 작물”을 심는 것을 상상할 수 있다고 Adams는 말했습니다.

아이디어가 작동하고 상업화에 도달하고 비용 효율적이라면 워커의 기술 중 일부는 언젠가 검증된 페로몬 파괴, 특히 단백질 침묵 스프레이를 대체할 수 있다고 연구 위원회에서 일하는 Smith가 말했습니다.

그녀는 Walker가 그 방법이 어떻게 유기농 인증을 받을 자격이 있는지 탐색하기 시작하도록 권장합니다. 예를 들어, 거미 독소는 다른 살충제에 사용되지만 자격이 없다고 그녀는 말했습니다.

“이 프로젝트에는 어려움이 따를 것입니다. 하지만 우리 모두가 함께 협력하여 그 과정에서 어려움을 극복할 수 있다고 생각합니다.”라고 그녀는 말했습니다.

—로스 코트니