Συμβιωτικές σχέσεις, γενετική και κυτταρογενετική ανάλυση ειδών Tephritidae

Abstract

Economically significant insects, particularly those of agricultural importance commonly known as pests, belong mainly to the Tephritidae family and impact the environment and humans. Concurrently, chemical insecticides control natural insect populations, leading to adverse effects. Therefore, developing and applying alternative, environmentally friendly control methods isessential. One alternative method is the Sterile Insect Technique (SIT), where sterilisation of insects is achieved through radiation, and large numbers of sterile male insects are released into the wildto mate with wild-type females, resulting in a gradual population reduction. Another alternative approach involves the action and exploitation of symbiotic bacteria that actively alter the biology of the insect. Wolbachia is the most widespread symbiotic microorganism in insects (found in 70%of species). Wolbachia can be used in various ways, initially for the spread of desirable genes/genotypes in natural insect populations, additionally in modifying the population structure of insect disease vectors, and finally in the direct suppression of harmful insect populations through Wolbachia-induced Cytoplasmic Incompatibility. The relationships between insects andsymbiotic bacteria are of great interest, particularly the study of their role in changes in their hosts' biology, physiology, ecology, and evolution. Cytogenetics is a key tool that studies these interactions and changes in depth and has contributed for over 50 years to the study of Tephritidae. The present study aims to: a) Investigate the relationships between insects and symbiotic bacteriain the reproductive and digestive systems of agriculturally significant insects, specifically Tephritidae species Ceratitis capita. b) Characterize the genes responsible for the tsl(temperature-sensitive lethal) and wp (white pupa) mutations and match unknown scaffolds to the genome of the Mediterranean fruit fly. c) Conduct cytogenetic studies of Tephritidae species insects

Τα έντομα της οικογένειας Tephritidae περιλαμβάνουν είδη με υψηλή αγροοικονομική σημασία, καθώς προκαλούν σοβαρές ζημιές σε καλλιέργειες παγκοσμίως. Η αντιμετώπισή τους βασίζεται κυρίως στη χρήση χημικών εντομοκτόνων, η οποία όμως έχει οδηγήσει σε δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, τη βιοποικιλότητα και την υγεία του ανθρώπου. Συνεπώς, είναι αναγκαία η ανάπτυξη καινοτόμων, βιώσιμων και φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδων βιολογικού ελέγχου. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάζει σε δύο σύγχρονες βιολογικές στρατηγικές: την Τεχνική του Στειρωμένου Εντόμου (Sterile Insect Technique – SIT) και τη χρήση συμβιωτικών βακτηρίων, κυρίως του γένους Wolbachia. Η Wolbachia αποτελεί τον πιο διαδεδομένο ενδοσυμβιωτικό μικροοργανισμό στα έντομα και είναι ικανή να επηρεάζει καθοριστικά τη βιολογία και την αναπαραγωγή των ξενιστών μέσω φαινομένων όπως η Κυτταροπλασματική Ασυμβατότητα. Η μελέτη των σχέσεων μεταξύ εντόμων και συμβιωτικών βακτηρίων, ιδιαίτερα στα αναπαραγωγικά και πεπτικά συστήματα, είναι καθοριστική για την κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την αλληλεπίδρασή τους και την αξιοποίησή τους στον βιολογικό έλεγχο πληθυσμών. Η διατριβή περιλαμβάνει τρεις κύριους άξονες: α) Τη διερεύνηση της παρουσίας και του ρόλου συμβιωτικών βακτηρίων στα αναπαραγωγικά και πεπτικά σύστημα του είδους Ceratitis capitata, β) Τον μοριακό χαρακτηρισμό των γονιδίων που σχετίζονται με τις μεταλλάξεις tsl (temperature-sensitive lethal) και wp (white pupa), καθώς και την αντιστοίχιση άγνωστων γονιδιωματικών περιοχών (scaffolds) στο ανασυντεθέν γονιδίωμα της μεσογειακής μύγας, γ) Τη διεξαγωγή λεπτομερών κυτταρογενετικών αναλύσεων, με σκοπό την κατανόηση της δομής και εξέλιξης του γονιδιώματος των ειδών της οικογένειας Tephritidae. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας συμβάλλουν σημαντικά στη βαθύτερη κατανόηση των μοριακών και κυτταρογενετικών μηχανισμών που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση εντόμων–συμβιωτών, ενώ παράλληλα υποστηρίζουν την ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων μεθόδων ολοκληρωμένης διαχείρισης επιβλαβών εντόμων στη γεωργία.