真菌产生的蜘蛛和蝎子毒素将战胜疟疾

根据世界卫生组织(WHO)的数据，疟疾每年造成近一百万人死亡。在撒哈拉以南非洲一些受灾最严重的地区，携带疟疾寄生虫的蚊子已经对传统的化学杀虫剂产生了抵抗力，使与该疾病作斗争的努力变得更加复杂。

马里兰大学及其来自布基纳法索，中国和澳大利亚的同事进行的一项新研究表明，经过基因工程处理以生产蜘蛛和蝎子毒素的灭蚊真菌可以作为对抗携带疟疾的蚊子的高效生物控制机制。这种真菌是蚊子特有的，不会对人类构成威胁。此外，研究结果表明，这种真菌对于蜜蜂和其他昆虫也是安全的。该研究于2017年6月13日在线发表在《科学报告》杂志上。

UMD昆虫学系的研究生，布莱恩·洛维特(Brian Lovett)说：“在本文中，我们报告说，我们设计最有效的真菌菌株能够表达多种毒素，能够用单个孢子杀死蚊子。”纸。“我们还报告说，我们的转基因真菌可以阻止蚊子从血液中采食。这在一起意味着，我们的真菌菌株在短短五天之内就能够阻止90%以上的蚊子传播疾病。”

研究人员使用了一种真菌Metarhizium pingshaensei，它是蚊子的天然杀手。这种真菌最初是从蚊子中分离出来的，以前的证据表明，这种真菌对携带疾病的蚊子(包括冈比亚按蚊和埃及伊蚊)具有特异性。当真菌的孢子与蚊子的身体接触时，孢子发芽并穿透昆虫的外骨骼，最终从内到外杀死昆虫宿主。

但是，真菌本身需要相当高剂量的孢子和大量时间才能产生致命作用。为了增强真菌的致命能力，研究人员使用几种表达蜘蛛和蝎毒的神经毒素的基因对真菌进行了工程改造-既可以单独使用，也可以与其他毒素组合使用。毒素通过阻断传递神经冲动所需的钙，钾和/或钠通道起作用。

然后，研究人员在布基纳法索的野生，抗杀虫剂的蚊子上测试了工程真菌菌株。每个工程菌株比未改变的真菌更快，更有效地杀死蚊子。但是最有效的菌株使用两种毒素的组合，一种来自北非沙漠蝎蝎(Androctonus australis)，另一种来自澳大利亚蓝山漏斗网蜘蛛Hadronyche versuta。蝎毒素阻断钠通道，而蜘蛛毒素阻断钾和钙通道。这两种毒素已被美国环境保护署批准用于杀虫。

雷蒙德·圣·莱杰说：“世界卫生组织已确定对杀虫剂的抗性是有效控制蚊子的主要威胁，这不仅与疟疾有关，而且与登革热，黄热病，病毒性脑炎和丝虫病等许多蚊媒疾病有关。” ，UMD昆虫学系杰出大学教授，该研究的高级作者。“与仅针对钠通道的化学杀虫剂不同，许多蜘蛛和蝎子毒素击中了神经系统的钙和钾离子通道，因此昆虫没有抗药性。”

当Lovett，St。Leger及其同事将毒素基因插入到Metarhizium真菌中时，他们包括了另一种故障保护功能：高度特异性的启动子序列或遗传“开关”，可确保毒素基因只能在人的血液中被激活。昆虫。结果，真菌将不会将毒素释放到环境中。

为了进一步确保非目标昆虫物种的安全性，研究人员还在蜜蜂身上测试了工程真菌菌株。该团队在布基纳法索工作，故意使用被动方法(将蜜蜂暴露于孢子涂层的织物上)和直接方法(使用悬浮在液体中的孢子喷洒蜜蜂)感染本地蜜蜂。两周后，没有蜜蜂因毒素增强的真菌而死亡。

圣莱格说：“我们使用的毒素是有效的，但完全是昆虫特有的。只有在昆虫中时，真菌才能表达它们。此外，真菌对蜜蜂和其他有益物种完全不起作用。”“因此，我们在工作中有多个不同层次的生物安全措施。”

在当前研究结果的鼓舞下，研究人员计划在布基纳法索扩大实地测试方案。目前，研究小组正在测试蚊子的孢子，这些蚊子包含在一个类似温室的定制外壳中，该外壳的壁是网而不是玻璃。研究人员还在对与蚊子(例如蚊子和)密切相关的昆虫物种进行真菌测试，以确保该真菌对于非目标昆虫是完全安全的。最终，研究小组希望将野外孢子散布到野外。

洛维特说：“这是我们首次对表达毒素的真菌对蚊子的影响进行深入研究，超出了它们更快地杀死它们的能力。这也是我们对杀虫蜘蛛和蝎子毒素库的最广泛表征。”“我们的结果直接扩展了我们对如何在蚊虫害虫领域使用这些技术的理解。”

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