Date of Award

6-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Mohammad Ali Al-Deeb

Second Advisor

Ranjit Vijayan

Third Advisor

Syed Salma Ashraf

Abstract

The red palm weevil (RPW), Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae), is an important date palm tree insect pest in the United Arab Emirates (UAE) and the world. It causes severe damage to the date palm tree in the UAE and the Gulf Cooperation Council (GCC). This insect entered the UAE in 1986 and since then it has been the most economic pest in the country. Larva is the damaging stage, which is concealed inside the tree trunk; a factor that makes early detection very difficult. Infested trees become weaker over time and can be easily broken by wind. Several chemical insecticides are used to control the RPW; however, the pest is still causing damage and spreading to new areas. Thus, insecticide resistance development in the insect population needs to be evaluated. The main objectives of this thesis are: (1) Screening RPW population for the activity of GST detoxifying enzyme, which plays a role in insecticide metabolic resistance, (2) Evaluating the gene expression of different classes of RPW GST enzymes in the UAE (3) Genotyping RPW for the presence of mutations conferring pyrethroid insecticide resistance. The project screened, for the first time in the UAE, for insecticide resistance genes in the red palm weevil population. To measure glutathione transferase activity 1-chloro-2, 4-dinitrobenzene (CDNB) was used as a substrate. Protein concentrations were determined using the Bradford method. GST specific activity is affected by tissues (muscle and brain), developmental stages, and gender. GST specific activity was higher in the brain than in muscles, and the adult stage had the highest GST specific activity. In addition, there was no significant difference between the male and female. Total RNA was extracted using the RNeasy Mini Kit and a quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) was performed. Different classes of the GST genes were expressed differently in the different tissues. Delta and epsilon classes of GST were highly expressed in the gut compared to other GSTs classes. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) amplified the knockdown resistance (kdr) gene mutation. All samples had no mutations in domain II segment of the voltage-gated sodium channel.

The study provided, for the first time in the world, the sequences of six GST coding sequence (CDS) of the red palm weevil. In addition, it provided the sequence of the sodium channel coding sequence (CDS) and a primer pair amplifying the regions of nine mutations including the kdr and super-kdr. This study is performed for the first time in the UAE on insecticide resistance genes in the RPW population. In addition, this study amplified gene expression of GSTs classes in RPW in the UAE for the first time. A further investigation is needed to study GST induction in RPW, genotyping of different classes of GSTs, and a larger-scale study in detecting the knockdown resistance gene mutations in the other location in the UAE.

Comments

سوسة النخيل الحمراء Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae) ، هي أهم آفات حشرات شجرة النخيل في دولة الإمارات العربية المتحدة والعالم. تسبب أضرارا بالغة لأهم شجرة في دولة الإمارات العربية المتحدة ومجلس التعاون الخليجي. دخلت هذه الحشرة دولة الإمارات العربية المتحدة في عام 1986 ومنذ ذلك الحين كانت أكثر الآفات الاقتصادية في البلاد. اليرقة هي المرحلة المدمرة لأنها تكون مختبأة في داخل الشجرة. مما يجعل الاكتشاف المبكر صعبا للغاية. تصبح الأشجار المصابة أضعف بمرور الوقت وتكسرها الرياح بسهولة. تستخدم العديد من المبيدات الحشرية الكيميائية للسيطرة على سوسة النخيل الحمراء ؛ ومع ذلك ، لا تزال الآفة تسبب أضرا ر ا وانتشرت إلى مناطق جديدة. وبالتالي ، يجب تقييم تطور مقاومة الحشرات في عدد اكبر عدد منها. الأهداف الرئيسية لهذه الأطروحة :1 . فحص أفراد سوسة النخيل الحمراء لوجود انزيم GST لإزالة السموم ، والتي تلعب دورا في مقاومة المبيدات الحشرية. 2. تقييم التعبير الجيني لفئات مختلفة من انزيم GST في سوسة النخيل الحمراء في دولة الامارات العربية المتحدة. 3. التنميط الجيني لسوسة النخيل لوجود طفرات تمنح مقاومة للحشرات ضد المبيدات البيرثرويدية. يعتبر المشروع الاول من نوعه في دولة الامارات العربية المتحدة. لقياس نشاط GST تم استخدام CDNB كمادة متفاعلة في انسجة العضلات و الدماغ و في مراحل النمو المختلفة و الجنس.. يتأثر نشاط GST باختلاف الالانسجة فقد ظهر بان نشاط GST في الدماغ اكثر منه في العضلات. وقد تبين ان الحشرات البالغة تمتلك نشاط اكبر لهذا النزيم من بقية المراحل النموية كالبيض و الطور النتقائي. كما تبين انه لا يوجد فرق كبير بين الذكور و الاناث في نشاط الانزيم. استخلص RNA باستخدام RNeasy Mini kit وتم قياس التعبير الجيني الكمي باستخدام تقنية النسخ العكسي لتفاعل البلمرة التسلسلي ( RT-PCR) . المجموعات المختلفة من جين GST يعبر عنهن جينيا بشكل مختلف في مختلف الانسجة في جسم الحشرة. اظهرت النتائج وجود مجموعة الدلتا و الايبسلون بكمية كبيرة في الدهون و العضلات و الدماغ و الجهاز الهضمي و لكن تم التعبير عنه بكثرة في القناة الهضمية . تم قياس وجود الطفرة الجينية knockdown resistance (kdr) المسسوؤلة عن المقاومة ضد المبيدات البيرثرودية باستخدام تقنية النسخ العكسي لتفاعل البلمرة التسلسلي الكمي ( .(RT-qPCR بعد التحليل ظهر عدم وجود هذه الطفرة في سوسة النخيل في دولة الامارات العربية المتحدة للعينات التي استخدمت في هذه الدراسة. تم إجراء هذه الدراسة لأول مرة في دولة الإمارات العربية المتحدة على جينات مقاومة الحشرات لدى حشرات سوسة النخيل الحمراء. بالإضافة إلى ذلك ، اظهرت هذه الدراسة التعبير الجيني لفئات GST في حشرات سوسة النخيل في الإمارات العربية المتحدة لأول مرة. هناك حاجة إلى إجراء مزيد من الدراسة لدراسة تحريض GST في افراد حشرات سوسة النخيل ، التنميط الجيني لفئات مختلفة من GSTs ودراسة واسعة النطاق في الكشف عن طفرات الجين المقاومة kdr في الإمارات الأخرى في الدولة.

Download

Share

COinS