Biotechnological approaches to fight fruit flies of agricultural importance

Abstract

Fruchtfliegen der Familie Tephritidae zerstören Obst und Gemüse, was zu enormen wirtschaftlichen Verlusten führt, da der Handel mit Obst, Gemüse und daraus resultierenden Produkten verhindert wird. Die Sterile Insekten Technik (SIT), eine zielgenaue und umweltfreundliche Schädlingsbekämpfung welche in den vergangen fünf Jahrzehnten zur Bekämpfung verschiedener Schadinsekten genutzt wurde und sich als sehr wirksam gegen Tephritiden herausgestellt hat. Grundsätzlich erfordert SIT Massenproduktion und Massen-Freilassung von sterilen Insekten, um die wilde Population der gleichen Spezies zu reduzieren. Geschlechter Trennung vor der Freilassung ist wichtig da durch die Freilassung ausschließlich männlichen Insekten eine viel effektivere Populationkontrolle erreicht wird. Nach der Freilassung muss die wilde Population und ihre freigesetzen sterile Artgenossen effektiv überwacht werden, um den Erfolg des Programms zu ermitteln. Während SIT große Erfolge erzielt hat, wurden stetig Verbesserungen an den verschiedenen technischen Aspekten gemacht, um die Methode effizienter, sicherer und billiger zu machen. Die Biotechnologie hat ein großes Potenzial, um SIT in einer Weise zu verbessern, die mit anderen Mitteln nur schwer zu erreichen wäre. Ziel dieser Arbeit ist eine Verbesserung der SIT mittels molekular-biotechnologischer Methoden. Eine bereits im Embryo wirkende Alternative zur Geschlechtertrennung wurde in der mediterranen Fruchtfliege Ceratitis capitata entwickelt. Hierzu wurde ein reprimierbares, weibchen- und embryospezifisches Letalitätssystems entwickelt. Um dies zu erreichen wurde ein geschlechts-spezifisch gespleißtes Intron in ein proapoptotischen Gen eingebracht und durch einen konditionalen heterologen Transaktivator getrieben, welcher unter der Kontrolle eines Blastoderm-spezifischen Promotors steht. Die genetische Veränderung wurde mittels ortspezifischer Rekombination in die Geschlechtsbestimmungs-Effektor Linie eingebracht und durch teilweises Entfernen der invertierten terminalen Wiederholungssequenz mittels Transposase stabilisiert, um diese Linie sicherer für die Anwendung in den operativen SIT Programmen zu machen. Diese Stabilisierungstrategie ermöglicht es andere transgene Systeme mit dem früh wirkenden Geschlechtsbestimmungs System zu kombinieren und damit die Effizienz der SIT zu steigern. Um die Effizienz der ortspezifischen Rekombination in Ceratitis zu erhöhen wurde der Bereich vor dem Maternaleffekt- und primordialen Keimzell-Gens Nanos isoliert nach die Characterizierung dieses Gen. Die regulatorischen Elemente dieses Gens werden helfen die Konstruktion eines effizienteren ortspezifischen Rekombinationssystems zu erreichen. Dadurch wird es einfacher verschiedene transgene Systeme zu kombinieren um die SIT in der mediterranen Fruchtfliege zu verbesseren.