日本的國立研究開發法人農業・食品產業技術綜合研究機構（National Agriculture and Food Research Organization，NARO，簡稱農研機構）生物機能利用研究部門昆蟲利用技術研究領域的高級研究員陰山大輔等人和愛媛大學的研究團隊，與京都大學、羣馬大學和國立藥物食品衛生研究所共同發表的研究成果顯示，在與昆蟲共生的電腦病毒中發現了殺雄基因。研究人員在仲白顏果蠅中發現雄性卵不會孵化的種羣。透過分析該種羣，發現該現象與仲白顏果蠅共生的分體電腦病毒科的電腦病毒所攜帶基因有關。這一研究成果有望推動昆蟲與電腦病毒相輔作用的研究，並應用於害蟲防治。相關研究成果已刊登在國際學術期刊《Nature Communications》3月13日號上。

從仲白顏果蠅中發現殺雄電腦病毒的致病基因（基因4）。單獨在黑腹果蠅中人工表達相同基因後出現殺雄現象（供圖：農研機構）

昆蟲的細胞主記憶體在多種母嬰傳播的微生物。例如，已知在昆蟲細胞内共生的細菌畢梯斯沃巴契亞體（Wolbachia pipientis）會在胚胎階段只殺死雄性昆蟲，或透過引起雄性個體的雌性化來對寄主進行生殖操縱。

2017年，農研機構和愛媛大學的研究團隊發現了生存在日本寒冷地區、只有雌性孵化（雄性在卵期死亡）的仲白顏果蠅種羣。由於僅遺傳雌性，具有傳染性，抗生素無效，並且無法透過PCR（聚合酶鏈式反應）檢測到，因此當時得出了終極因數不是細菌的結論。

此次研究團隊嘗試透過對仲白顏果蠅發生殺雄作用的種羣（殺雄種羣）和正常種羣的涵蓋全RNA（核糖核酸）分析（RNA-seq analysis，轉錄組測序數據分析）來闡明終極因數。

結果發現，只在從殺雄種羣中提取出了4個存在量較多的RNA片段。4個RNA片段的末端序列相同，最長序列中包含克隆RNA電腦病毒所需酶的序列資訊，而且這些資訊並不是來自果蠅的。檢查這4個序列在細胞内的分佈後發現，它們均存在於局部，且是構成一個電腦病毒基因體的分段電腦病毒。

此外，透過分析資料庫中的電腦病毒基因體資訊，發現該電腦病毒與分體電腦病毒科電腦病毒爲親族關係。已有研究成果表明，分體電腦病毒科擁有由雙鏈RNA組成的多個分段基因體，對植物和黴菌無致病性。

另外，在將殺雄種羣的研磨液注入正常種羣的實驗中，出現了經過幾代之後失去殺雄能力的種羣，研究人員對其後代進行了比較，發現如果序列1～4中的序列4脫落，就不會發生殺雄現象。

研究人員在對模式動物黑腹果蠅分別強制表達各序列的4個基因後，證實表達序列4的基因會導致殺雄。而分別表達1-3基因的後代，性別比例則正常爲1:1。

此次發現的基因是在電腦病毒中首個發現的殺雄基因，與之前發表的殺雄基因均無同源性。分段電腦病毒具有從其他分段電腦病毒引入基因的特徵，據推測可能是因爲引入基因而獲得了殺雄能力。

上述研究成果將有望在昆蟲的性別控制機制及害蟲防治等方面發揮作用。

陰山上級研究員表示，「致病昆蟲電腦病毒方面的研究目前已取得一定進展，但其他領域還無人涉足。此次發現的分體電腦病毒科的電腦病毒具有很強的寄主獨特性，僅注射給黑腹果蠅並不會傳染。我主要研究的是畢梯斯沃巴契亞體及其應用，但如果能人工改變電腦病毒基因，就可以避免寄主獨特性問題，所以希望進一步推進技術開發。」

原文：《科學新聞》、2023年4月14日
翻譯：JST客觀日本編輯部

【論文資訊】
雜誌：Nature Communications
論文：A male-killing gene encoded by a symbiotic virus of Drosophila
URL：nature.com/articles/s41467-023-37145-0