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New molecular technologies to improve the Sterile Insect Technique for the Mediterranean fruitfly Ceratitis capitata (Diptera; Tephritidae)

dc.contributor.advisorWimmer, Ernst A. Prof. Dr.de
dc.contributor.authorSchetelig, Marc Floriande
dc.date.accessioned2013-01-22T15:47:44Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:59Zde
dc.date.issued2008-05-26de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F165-1de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3467
dc.description.abstractSchadinsekten verursachen enorme wirtschaftliche Verluste sowohl im Bereich der Viehzucht als auch in der Agarwirtschaft. Die Mittelmeerfruchtfliege Ceratitis capitata (Wiedemann Diptera: Tephritidae;) gehört zu den weltweit bedeutendsten und invasivsten Schädlingen, durch die Bauern jährlich mehrere Milliarden Dollar verlieren. Im letzten Jahrhundert wurden in großem Umfang Insektizide zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt und sind auch heute noch gegen Ceratitis und andere Schadinsekten im Einsatz. Um den Einsatz von Insektiziden zu reduzieren und eine spezies-spezifischere Schädlingsbekämpfung zu gewährleisten, müssen existierende Methoden verbessert werden. In den letzten Jahrzehnten eröffneten biologische Ansätze neue Möglichkeiten zur Schädlingsbekämpfung. Von diesen hat sich die Sterile Insekten Technik (SIT) zu einer der ökologisch verträglichsten und erfolgreichsten Methoden zur flächendeckenden Populationskontrolle entwickelt. Sie beruht auf der Reduktion einer Schädlingspopulation durch wiederholte Massenfreisetzungen steriler Artgenossen, welche zu unfruchtbaren Paarungen führen und somit die Reduktion der Schädlingspopulation bewirken. Ceratitis SIT Programme sind am effektivsten, wenn ausschließlich sterile Männchen freigesetzt werden. Diese Programme bestehen aus Massenzucht, Geschlechtertrennung zur ausschließlichen Männchen-Freisetzung, Markierung zur Überwachung der Männchen nach der Freisetzung, Sterilisation, Freisetzung und Überwachung der Männchen. Obwohl die SIT schon heute erfolgreich zur Bekämpfung von Ceratitis eingesetzt wird, sind Verbesserungen in allen genannten Schritten nötig, um die Effizienz zu optimieren und damit die Kosten von Ceratitis SIT Programmen zu reduzieren. Diese Arbeit dokumentiert die Entwicklung von transgenen Systemen zur Verbesserung der Sterilisierung, Geschlechtertrennung, Markierung und Überwachung in Ceratitis SIT Programmen. Erstens wurden molekulare Arbeitsweisen zur Isolierung von entwicklungsspezifischen Genen in Tephritiden erfolgreich überprüft. Zweitens wurde ein transgenes Sterilisierungssystem zur Induktion von embryospezifischer Lethalität für Ceratitis etabliert und erfolgreich evaluiert, das ohne die Sterilisierung mittels Gammastrahlung auskommt. Drittens wurde dieses System modifiziert, um eine Weibchen-spezifische Lethalität zu generieren, welche die Geschlechtertrennung verbessern könnte. Viertens wurden zwei Spermien-Markierungssysteme für Ceratitis etabliert und erfolgreich evaluiert, um die Markierung und Überwachung der freigesetzten Männchen zu verbessern. Diese transgenen, Männchen-spezifisch fluoreszierenden Marker können die bisher verwendeten problematischen bunten Stäube zur Markierung ersetzen und werden das Wissen über das Fortpflanzungsverhalten der polyandrischen Mittelmeerfruchtfliege erweitern. Fünftens wurde ein System zur Kombination oder Modifizierung von transgenen Systemen an erfolgreich getesteten genomischen Positionen etabliert. Mit Hilfe dieses Systems können in Zukunft Transgene stabilisiert und transgene Systeme zur Bekämpfung von Ceratitis verbessert werden. Es ist davon auszugehen, dass die hier vorgestellten transgenen Systeme oder deren Kombinationen in Zukunft die Effizienz der umweltfreundlichen SIT verbessern werden.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleNew molecular technologies to improve the Sterile Insect Technique for the Mediterranean fruitfly <i>Ceratitis capitata</i> (Diptera; Tephritidae)de
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedNeue molekulargenetische Ansätze zur Verbesserung der Sterilen Insekten Technik für die Mittelmeerfruchtfliege <i>Ceratitis capitata</i> (Diptera: Tephritidae)de
dc.contributor.refereeWimmer, Ernst A. Prof. Dr.de
dc.date.examination2008-04-23de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.subject.gokWF 400de
dc.description.abstractengInsect pests cause enormous economic losses to livestock as well as pre- and postharvest stages of agricultural commodities. The Mediterranean fruit fly Ceratitis capitata (medfly; Wiedemann, Diptera: Tephritidae;) is one of the world's most destructive and invasive pest species, costing farmers billions of dollars annually. Insecticides have been used extensively during the last century and are still used to control C. capitata and other insect pests. However, to reduce the amount of insecticides and to increase the species-specificity of pest control, the existing tactics have to be improved. During the last decades biological approaches opened up new possibilities for insect pest management. Of these, the ecologically safe Sterile Insect Technique (SIT) developed into a powerful method for area-wide pest control. The SIT reduces the pest population by mass release of radiation-sterilized organisms, leading to infertile matings and in consequence to a decline of the pest population. Male-only releases proved to be most effective for medfly SIT programs. An SIT program for medfly includes mass-rearing, sex-separation for male-only releases, marking for monitoring, sterilization, releasing, and monitoring of male flies. Although the SIT is already successfully applied for medfly, each of these steps needs to be improved to optimize the efficiency and to reduce the costs of ongoing medfly SIT programs. Here, I present the development of several transgenic systems to improve the steps of sterilization, sex-separation, marking, and monitoring in medfly SIT programs. First, molecular methods to isolate developmental genes were successfully practiced in Tephritid fruit flies. Second, a transgenic embryonic lethality system was established and successfully evaluated in medfly to achieve reproductive sterility without the need for radiation. Third, this system has been further modified to design a female-specific embryonic lethality system, which is intended to improve sex-separation. Fourth, two sperm marking systems were established and successfully evaluated to improve the marking and monitoring of medfly. The male-specific transgenic fluorescent markers can replace the currently used problematic dust markers in monitoring and the systems will help to increase the knowledge about reproductive biology of the polyandrous medfly. Fifth, a system was designed that makes it possible to combine or modify transgenic systems at successfully evaluated genomic sites. This can be used to stabilize transgenes and further improve the generation of transgenic medfly systems for insect pest control. I anticipate that several of the transgenic systems developed in this study and combinations thereof will increase the efficiency of the environmental-friendly SIT.de
dc.contributor.coRefereeBucher, Gregor Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Natural Sciencede
dc.subject.ger<i>Ceratitis capitata</i>de
dc.subject.gerkonditionale Lethalitätde
dc.subject.gerMittelmeerfruchtfliegede
dc.subject.gerSpermienmarkerde
dc.subject.gerSchädlingsbekämpfungde
dc.subject.gerSterile Insekten Technikde
dc.subject.engmedflyde
dc.subject.engembryonic lethalityde
dc.subject.engsperm markingde
dc.subject.engorthodenticlede
dc.subject.engtransgenesisde
dc.subject.engsterile insect techniquede
dc.subject.eng<i>Ceratitis capitata</i>de
dc.subject.bk42.13de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1793-7de
dc.identifier.purlwebdoc-1793de
dc.identifier.ppn508967600de


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