No description available.

The mosquito Aedes aegypti is responsible for 50 million dengue fever infections in humans each year. A novel control strategy, named RIDL (Release of Insects carrying a Dominant Lethal) relies on releasing large numbers of genetically sterile male insects in order to control pest populations. This thesis describes the development of new tools to improve the efficiency of RIDL against Ae. aegypti and assessment of candidate strains for field release. <strong>Chapter 3</strong> describes a new selection system for Ae. aegypti based on ethanol susceptibility conferred by the alcohol dehydrogenase gene (Adh) from Drosophila melanogaster. I observed that the susceptibility of Ae. aegypti larvae to ethanol can be triggered by expression of Adh in larvae. <strong>Chapters 4</strong> and <strong>5</strong> focus on RIDL strains with a genetic sexing mechanism, for easy and stringent selection for males before mass-releases, eliminating disease- transmitting females. In <strong>Chapter 4</strong>, I describe the creation of a late-acting sexing strain of Ae. aegypti based on the Ae. aegypti doublesex (Aedsx) alternative splicing system. In <strong>Chapter 5</strong>, I describe an attempt to create an early-acting sexing system. Killing the females of the release generation early would free space and resources for the production of males. This was done by combining the Adh gene and the Aedsx alternative splicing system described in <strong>Chapters 3</strong> and <strong>4</strong>. <strong>Chapter 6</strong> reports the results of a comparison, in terms of quality and productivity, between an existing Ae. aegypti RIDL strain and a wild-type control. Results showed equivalent female quality and productivity between the two strains, while RIDL males were less fertile in comparison with wild-type males. RIDL eggs also seemed more susceptible to long- term storage. The results of this work show promise for development of novel RIDL strains that may be used in the field to control disease-transmitting mosquitoes.

The codling moth, Cydia pomonella (Tortricidae) is a significant pest in apple orchards. In the 1990ies, a control programme using the Sterile Insect Technique (SIT) has been established, based on bisexual releases of sterile insects into wild populations of this pest. Male-only releases are not possible due to the lack of an efficient system to produce male-only progeny. Recently, a new approach has been proposed for the development of genetic sexing strains in Lepidoptera. It is based on insertion of a dominant conditional lethal mutation of the Notch gene, derived from the N60g11 allele of Drosophila, into the female W chromosome by means of transgenesis. This study deals with isolation, characterization, and chromosomal localization of a codling moth orthologue of the Drosophila Notch gene with the aim to prepare a mutant sequence of the orthologue to be used in plasmid constructs for germline transformation of this pest.

Μελέτες στη Μεσογειακή μύγα έχουν οδηγήσει στον χαρακτηρισμό πέντε άρρενο-ειδικών πρωτεϊνών (MSSPs) οι οποίες είναι ομο- και ετερο- διμερή δύο συγγενών, τύπου α και β, πολυπεπτιδίων (MSSP-α και –β). Τα πολυπεπτίδια αυτά κωδικοποιούνται από τουλάχιστον 7 γονίδια τα οποία με βάση την ομοιότητα των αλληλουχιών τους κατατάσσονται σε 3 ομάδες: msspα (α1 και α2), msspβ (β1, β2 και β3) και msspγ (γ1 και γ2). Λειτουργική ανάλυση των υποκινητών των γονιδίων msspα2 και msspβ2 έδειξε ότι το γονίδιο msspα2 εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα στο λιπώδη ιστό των ενήλικων αρσενικών ατόμων ενώ το γονίδιο msspβ2 εκφράζεται σε χαμηλά επίπεδα στο έντερο και των δύο φύλων. Με στόχο την αρρενο- ειδική υπερέκφραση τής αλκοολικής αφυδρογονάσης τής D. melanogaster σε άτομα C. Capitata για την κατασκευή ενός Στελέχους Διαλογής Φύλου στη Μεσογεική μύγα στο οποίο παρουσία υψηλών επιπέδων αλκοόλης θα πεθαίνουν τα θηλυκά άτομα, ενώ τα αρσενικά θα επιβιώνουν, κατασκευάστηκαν διαγονιδιακά στελέχη τα οποία έφεραν το γονίδιο DmadhFAST υπό τον έλεγχο της περιοχής -522/+37 (α2PL) του γονιδίου msspα2. Η κατασκευή των διαγονιδιακών στελεχών έγινε με γενετικό μετασχηματισμό χρησιμοποιώντας το σύστημα μετασχηματισμού Minos. Από την ανάλυση 9 μετασχηματισμένων σειρών σε επίπεδο RNA (Northern ανάλυση και RT-PCR) και σε επίπεδο πρωτεΐνης (Western ανάλυση και Adh assay) προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: α) Ο υποκινητής α2PL είναι κατάλληλος για υψηλή φύλο-ειδική έκφραση διαγονιδίων στα ενήλικα αρσενικά άτομα της Μεσογειακής μύγας και β) Το γονίδιο της ADH της D. melanogaster πιθανόν δεν είναι το κατάλληλο γονίδιο επιλογής για τη δημιουργία στελεχών γενετικού διαχωρισμού του φύλου στη Μεσογειακή μύγα. Επιπλέον, στην παρούσα διατριβή επιλέχθηκε να μελετηθεί ο τρόπος έκφρασης του γονιδίου msspβ1. Όπως και με το msspα2 γονίδιο μελετήθηκε η λειτουργία του msspβ1 γονιδίου, in vivo, σε μετασχηματισμένες σειρές χρησιμοποιώντας το τμήμα -485/+35 (β1PL) του υποκινητή και το γονίδιο lacZ ως γονίδιο αναφοράς. Οι αναλύσεις έκφρασης του διαγονιδίου lacZ, τόσο στο επίπεδο του RNA (RT-PCR) όσο και στο επίπεδο της πρωτεΐνης (β-gal assay), σε 7 διαφορετικές σειρές έδειξαν ότι το τμήμα β1PL είναι αρκετό για την ορθή χρονο- ειδική έκφραση του διαγονιδίου σύμφωνα με το φυσιολογικό πρότυπο έκφρασης των mssp-α και -β γονιδίων, εντούτοις, δεν παρουσιάζει αυστηρά άρρενο-ειδικό πρότυπο έκφρασης, αν και η έκφραση στα αρσενικά άτομα ήταν εντονότερη από ότι στα θηλυκά. Από τη σύγκριση των επιπέδων μεταγραφής του διαγονιδίου lacZ υπό τον έλεγχο του υποκινητή β1PL με εκείνα του διαγονιδίου DmadhFAST υπό τον έλεγχο του υποκινητή α2PL, φαίνεται ότι η ισχύς του υποκινητή του γονιδίου msspβ1 είναι εκατοντάδες φορές μικρότερη από εκείνη του msspα2. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με προηγούμενη μελέτη υποδηλώνουν ότι το δεύτερο γονίδιο mssp που εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα και με αρρενο-ειδικό τρόπο θα πρέπει να είναι το msspβ3 γονίδιο ή κάποιο άλλο mssp γονίδιο του οποίου το προϊόν είναι ένα MSSP πολυπεπτίδιο τύπου β. / Studies in the medfly have led to the characterization of five male-specific serum proteins (MSSPs) that are homo- and hetero- dimmers of two major polypeptide types, MSSP-α and –β. These polypeptides are coded by at least 7 distinct genes which, based on their homology, are classified in three subgroups, MSSP-α (α1 and α2), MSSP-β (β1, β2 and β3) and MSSP-γ (γ1 and γ2). Functional analysis of the msspa2 and msspβ2 promoters showed that msspa2 is expressed in high levels in the fat body of adult male individuals, whereas msspβ2 is expressed in low levels in the midgut of both sexes. In order to overexpress in a male-specific manner the D. melanogaster alcohol dehydrogenase (ADH) in C. capitata for the construction of a Genetic Sexing Strain (GSS) in the medfly, which in the presence of high alcohol concentration will lead to the death of female and the survival of the male individuals, we constructed transgenic medfly strains using DmadhFAST under the control of the -522/+37 fragment (α2PL) of the msspa2 promoter, via Minos-mediated germline transformation. The RNA analysis (Northern and RT-PCR) and the protein analysis (Western and Adh assay) of 9 transgenic strains showed that: a) The α2PL fragment is sufficient for high levels of male-specific expression of transgenes in the medfly and b) The D. melanogaster ADH gene may not be the appropriate gene for the construction of GSS strains in the medfly. In addition in the present study we performed functional analysis of the msspβ1promoter in vivo in medfly transgenic adults generated by Minos-mediated germ line transformation. For this analysis we used the -485/+37 fragment of the msspβ1 promoter and the lacZ reporter gene. The RNA analysis (RT-PCR) and the protein analysis (b-gal assay) performed on 7 transgenic strains showed that the β1PL fragment is sufficient for the proper time-specific expression of the transgene in accordance to the expression pattern of mssp-a and –β genes, not in male-specific manner, although the level of expression in males was higher than in females. The comparison of the expression levels of the lacZ and the DmadhFAST transgenes showed that the α2PL promoter fragment is a hundred time stronger than the β1PL. These results indicate that msspβ3 or another β type mssp gene may be expressed in high levels in the male adults of the medfly.

Die weltweit mehr als 7500 Amphibienarten sind durch anthropogene Ursachen wie Habitatzerstörung, Krankheitsverbreitung, Klimawandel und Umweltverschmutzung in ihrem Bestand bedroht. Einige der Ursachen sind kaum erforscht, so die Verschmutzung aquatischer Ökosysteme durch endokrine Disruptoren (EDs), Substanzen, die mit dem Hormonsystem interagieren. Ausgehend von neuen molekularen Markern, welche die Ermittlung des genetischen Geschlechts erstmals bei einigen Hyliden und Bufoniden erlauben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf die Wirkung des synthetischen Östrogens 17α- Ethinylestradiol (EE2)und des Weichmachers Bisphenol A (BPA) fokussiert. Für drei Bufonidenarten wurde zunächst die Geschlechtsgebundenheit von Mikrosatelliten getestet und ein XX/XY-System nachgewiesen. Diese und bereits etablierte Marker wurden anschließend in ein neu entwickeltes Versuchsdesign für ED-Studien integriert: Nach gleichzeitiger Aufzucht von Modell- (Xenopus laevis) und Nicht-Modell-Arten (Hyla arborea, Bufo viridis) unter EE2- bzw. BPA- Exposition wurde das genetische Geschlecht bestimmt und mit dem anatomisch und histologisch ermittelten phänotypischen Geschlecht erglichen. Die drei Anuren zeigten starke Empfindlichkeitsunterschiede gegenüber beiden EDs. Umweltrelevante Konzentrationen beeinflussten die somatische Entwicklung und führten zu artspezifischen Gonaden-Fehlbildungen. EE2 bewirkte zahlreiche partielle und komplette Geschlechtsumwandlungen, mit stärkeren Effekten bei X. laevis. Diese Arbeit zeigt somit, dass bereits niedrige EE2- und BPA-Konzentrationen zu starken Schädigungen führen können und die Substanzen aufgrund ihrer erheblichen aquatischen Präsenz als ernstzunehmende Faktoren der Amphibienkrise anzusehen sind. Die Ermittlung des genetischen Geschlechts wird als wichtig eingestuft, um verlässliche Aussagen über ED-Effekte zu treffen. Zudem sollten an der Modell-Art X. laevis gewonnene Erkenntnisse nicht vorbehaltlos auf andere Amphibienarten extrapoliert werden. / The more than 7500 known amphibian species are globally threatened, mainly due to anthropogenic causes like habitat destruction, dispersing diseases, climate change and environmental pollution. Some of the causes are barely investigated, e.g. the pollution of aquatic ecosystems with endocrine disrupting compounds (EDCs), substances that interfere with the hormone system. Based on new molecular markers, for the first time allowing genetic sexing in some hylids and bufonids, this thesis focused on the effects of the synthetic estrogen 7α-ethinylestradiol(EE2) and the plasticizer bisphenol A (BPA). Initially, several microsatellite markers were tested for sex-linkage in three bufonid species, and an XX/XY system could be revealed. Subsequently, these and other established markers were integrated into a newly developed experimental design for EDC-research: after simultaneous exposure of model (Xenopus laevis) and non-model species (Hyla arborea, Bufo viridis) to EE2 or BPA, metamorphs were genetically sexed. Anatomically and histologically determined phenotypic sexes were directly compared with the genetic sex of each individual. The three anurans showed striking differences in their susceptibilities in both EDCexperiments. Environmentally relevant concentrations affected the somatic development and led to species-specific gonadal anomalies. In addition, EE2 provoked high numbers of mixed sex and completely sex-reversed individuals, with more pronounced effects in X. laevis than in the two non-model species. This work shows that low concentrations of EE2 and BPA lead to severe damages. Due to their widespread presence in the aquatic environment, these substances might contribute to the worldwide amphibian crisis. To produce reliable results in EDC-studies, genetic sexing is considered important. Furthermore, findings gained with the model species X. laevis should not unreservedly be extrapolated to other amphibian species.