基因发现推动全球害虫防治

昆虫不育技术包括对目标害虫进行规模饲养并利用辐射进行绝育。然后，不育雄虫被释放到指定区域，在那里与野生雌虫交配，但不产生后代，从而减少害虫数量。

昆虫不育技术可追溯到1916年，当时科学家首次使用X射线诱导昆虫不育。20世纪50年代，在美利坚合众国对新世界螺旋虫成功实施了这种技术。自那时以来，昆虫不育技术已成为一种全球公认的、针对特定目标的方法，被用于抑制具有农业、兽医学和医学重要性的入侵昆虫和既有昆虫种群。昆虫不育技术的效果和效率取决于能否可靠地分离雌雄，仅将不育雄虫释放到野外。

20世纪80年代末，粮农组织/原子能机构联合中心的虫害防治实验室发现了温度敏感致死性突变，取得了突破。随后，开发了Ceratitis capitata基于温度敏感致死性的遗传选性，雌性后代经短期热处理后在胚胎阶段即死亡。这使得进行工业规模的不育雄蝇生产成为可能。然而，这种效应背后的基因在三十多年中都未确定，限制了这种方法在其他昆虫物种中的更广泛应用。

经过多年的分子研究，该团队现已成功地确定了Lysyl-tRNA合成酶（LysRS）基因中的一个单点突变，该基因存在于许多昆虫物种中并且高度相似。他们将这种突变引入野生型品系，产生了同样的温度敏感致死性效应：在短暂的热暴露后只发生雄性发育。

这首次为基因学上理解的基于温度敏感致死性的雌雄分离提供了一个明确的基础，从而为其用于防治影响农业和公众健康的其他害虫物种打开了大门。

“这一发现是一个真正的里程碑。经过35年多的研究，我们现在已经从分子上精确掌握了温度敏感致死性，”联合中心病虫害防治处分子生物学家、该研究的合著者Kostas Bourtzis说。“这为将遗传选性系统扩展到具有农业、兽医和医学相关性的多种害虫提供了可能性 — 这是全球昆虫不育技术计划的重大进展。”

“随着温度敏感致死性基因的确定，我们正在填补一个长期以来一直阻碍着遗传选性在地中海果蝇之外的应用的重大知识空白，”吉森尤斯图斯-李比希大学植物保护昆虫生物技术教授、新成立的李比希农业生态与气候影响研究中心联络官Marc F. Schetelig说，他也是该研究的合著者。“这为实施不使用化学杀虫剂的高特异性和可持续的昆虫防治战略铺平了道路。”

这项研究是吉森尤斯图斯-李比希大学与粮农组织/原子能机构联合中心之间长期密切战略伙伴关系的体现。随着李比希农业生态与气候影响研究中心最近于2025年5月被指定为原子能机构协作中心，这种协作已经制度化，能够联合开发在全球范围内可持续防治害虫所需的生物技术工具。