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研究 | 亮斑扁角水虻轉基因研究獲得新進展!

亮斑扁角水虻(Hermetia illucens),俗稱黑水虻,由于其幼蟲可將有機廢棄物轉化為高價值的生物質從而成為一種極具應用前景的資源昆蟲。近年來,針對該物種的研究主要圍繞規;曫B條件優化、營養組分分析、腸道共生菌等方面來開展。雖然,黑水虻高質量基因組信息已經公布,也擁有成熟的CRISPR/Cas9基因敲除技術平臺。但是,在多物種中發揮著重要作用的轉基因技術,在黑水虻中尚未得以實現。

本研究選用了昆蟲中普適性較高的piggyBac轉基因系統。為提高黑水虻中piggyBac轉座酶(PBase)的表達水平,首先鑒定并驗證了該物種內源性的Hiactin5C啟動子,利用該啟動子驅動轉座酶的表達后成功獲得了EGFP陽性轉基因黑水虻。為提高轉基因效率,本研究選用高活性的hyPBase轉座酶進行評估。對比發現,后者的轉座效率可提高近6倍且子代中轉基因個體比例提高了5-20倍,此外hyPBase的使用并不影響黑水虻的繁殖力。這些結果表明,hyPBase在黑水虻中可顯著提高轉基因效率并可作為一種有效工具用于黑水虻轉基因品系的構建。U6啟動子在昆蟲中被廣泛用于驅動小RNA的表達。本研究在黑水虻中克隆了3個U6啟動子并構建了靶標EGFP的轉基因RANi品系進行活性評估。對比發現,三個啟動子均可驅動shRNA以抑制EGFP的表達,其中HiU6:1HiU6:2的活性最強,可作為候選啟動子未來用于構建其他CRISPR系統。


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本研究首次在黑水虻中建立了基于piggyBac的高效轉基因技術體系,克隆鑒定了內源性Hiactin5C啟動子和3個U6啟動子,并篩選到適用于未來CRISPR定點插入等系統的HiU6:1HiU6:2兩種候選啟動子。綜上,本研究為黑水虻基礎研究和遺傳轉化應用提供了有效的基因組編輯工具及元件。

中科院分子植物科學卓越創新中心博士寇宗慶為論文第一作者,黃勇平研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金(32021001, 31830093)等項目的資助。


原文信息

Kou, Z. Q., Luo, X. Y., Jiang, Y. G., Chen, B. H., Song, Y., Wang, Y. H., Xu, J., Tomberlin, J. K. and Huang, Y. P. (2023) Establishment of highly efficient transgenic system for black soldier fly (Hermetia illucens). Insect Science, doi 10.1111/1744-7917.13147


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