基因發現推動全球害蟲防治

昆蟲不育技術包括對目標害蟲進行規模飼養并利用輻射進行絕育。然后，不育雄蟲被釋放到指定區域，在那里與野生雌蟲交配，但不產生后代，從而減少害蟲數量。

昆蟲不育技術可追溯到1916年，當時科學家首次使用X射線誘導昆蟲不育。20世紀50年代，在美利堅合眾國對新世界螺旋蟲成功實施了這種技術。自那時以來，昆蟲不育技術已成為一種全球公認的、針對特定目標的方法，被用于抑制具有農業、獸醫學和醫學重要性的入侵昆蟲和既有昆蟲種群。昆蟲不育技術的效果和效率取決于能否可靠地分離雌雄，僅將不育雄蟲釋放到野外。

20世紀80年代末，糧農組織/原子能機構聯合中心的蟲害防治實驗室發現了溫度敏感致死性突變，取得了突破。隨后，開發了Ceratitis capitata基于溫度敏感致死性的遺傳選性，雌性后代經短期熱處理后在胚胎階段即死亡。這使得進行工業規模的不育雄蠅生產成為可能。然而，這種效應背后的基因在三十多年中都未確定，限制了這種方法在其他昆蟲物種中的更廣泛應用。

經過多年的分子研究，該團隊現已成功地確定了Lysyl-tRNA合成酶（LysRS）基因中的一個單點突變，該基因存在于許多昆蟲物種中并且高度相似。他們將這種突變引入野生型品系，產生了同樣的溫度敏感致死性效應：在短暫的熱暴露后只發生雄性發育。

這首次為基因學上理解的基于溫度敏感致死性的雌雄分離提供了一個明確的基礎，從而為其用于防治影響農業和公眾健康的其他害蟲物種打開了大門。

“這一發現是一個真正的里程碑。經過35年多的研究，我們現在已經從分子上精確掌握了溫度敏感致死性，”聯合中心病蟲害防治處分子生物學家、該研究的合著者Kostas Bourtzis說。“這為將遺傳選性系統擴展到具有農業、獸醫和醫學相關性的多種害蟲提供了可能性 — 這是全球昆蟲不育技術計劃的重大進展。”

“隨著溫度敏感致死性基因的確定，我們正在填補一個長期以來一直阻礙著遺傳選性在地中海果蠅之外的應用的重大知識空白，”吉森尤斯圖斯-李比希大學植物保護昆蟲生物技術教授、新成立的李比希農業生態與氣候影響研究中心聯絡官Marc F. Schetelig說，他也是該研究的合著者。“這為實施不使用化學殺蟲劑的高特異性和可持續的昆蟲防治戰略鋪平了道路。”

這項研究是吉森尤斯圖斯-李比希大學與糧農組織/原子能機構聯合中心之間長期密切戰略伙伴關系的體現。隨著李比希農業生態與氣候影響研究中心最近于2025年5月被指定為原子能機構協作中心，這種協作已經制度化，能夠聯合開發在全球范圍內可持續防治害蟲所需的生物技術工具。