Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 123-157.

This study was designed to isolate and identify entomopathogenic nematodes (EPNs) from Egypt, their associated bacteria and their toxin protein. In addition, the pathogenicity and toxicity of these isolated nematodes, their associated bacteria isolates and their toxic proteins against Spodoptera littoralis and Agrotis ipsilon larvae were studied. The hemolymph protein patterns of infected and uninfected larvae of S. littoralis and/or A. ipsilon, the protein pattern of isolated bacteria and the protein pattern of protein toxins secreted by bacteria associated with EPNs were also screened. Finally, in-silico studies were designed to generate a toxic protein from the promising bacterial isolate. The results were divided into three parts: Part One: Concerning entomopathogenic nematodes. The results reveal that, only 2% of all soil samples collected from Egyptian mango trees soil samples in Ismailia, Governorate were positive for Heterorhabditis nematodes which was confirmed by the morphological signs of dead Galleria larvae that turned dark-red color and the phenomena of bioluminescence in the dark was recorded. All tested Heterorhabditis strains had a positive effect on larval mortality and a negative effect on pupation and adult emergence for both S. littoralis and A. ipsilon. After infection of S. littoralis 5th larval instar, LC50 values were 33.51, 45.30, 73.24 and 39.11 IJs/Larvae, for Heterorhabditis bacteriophora HP88, Heterorhabditis indica AZ1, Heterorhabditis indica AZ2 and Heterorhabditis sp. HS, respectively. After infection of 5th Larval instar of A. ipsilon, the LC50 values were 76.64, 82.58, 135.95 and 68.44 IJs/Larvae, at the previous order of nematodes. From the previous results, the native isolate H. sp. HS was more virulent against tested insects than the others. In addition, Spodoptera littoralis larvae were found to be more susceptible to infection by all Heterorhabditis strains than A. ipsilon larvae. In addition, in both tested insects Spodoptera littoralis and A. ipsilon, the larvae infected with sub-lethal concentration LC50 showed significant genetic variation in their protein pattern compared to control samples. The results declared that there was a protein band characteristic of all Heterorhabditis nematodes with M.W. of 35KDa which could be identified as a toxic protein. Part Two: Focus on bacterial isolates isolated from nematodes. The results of this part showed that, all the bacterial isolates belonged to Photorhabdus genera. The protein pattern also revealed common bands detected in all bacterial isolates with M. W of 63,46, 35 and 17 K.Da which could be toxic proteins. While, the 37 K.Da band which could be a toxic protein was only specific to Photorhabdus HS strain. Toxicity testes confirmed that, all Photorhabdus strains had an insecticidal effect after injection into hemocoel cavity of S. littoralis or A. ipsilon larvae. HP88 and HS strains were more virulent than others on the two tested insects, Toxicity testes have confirmed that, all Photorhabdus strains have an insecticidal effect after injection into hemocoel cavity of S. littoralis or A. ipsilon larvae. HP88 and HS strains were more virulent than others against the two tested insects, Toxicity testes have confirmed that, all Photorhabdus strains have an insecticidal effect after injection into hemocoel cavity of S. littoralis or A. ipsilon larvae. HP88 and HS strains were more virulent than others against the two tested insects, with corrected larval mortality reaching 100% at the highest concentration, and the injection technique was more effective than spray technique. The third part of the study recorded the protein pattern of the proteins secreted by the isolated bacteria and their toxic effect on both the larvae of the cotton leafworm and the cutworm. SDS- protein pattern of crud protein toxins from four Photorhabdus strains revealed that, nine bands were common for all samples three of them with M.W. 46, 35 and 17 K.Da. could be toxic proteins. In addition, the protein of the cell-free suspension of Photorhabdus bacteria exhibited the highest toxicity against both insects tested reach to 100% mortality at the highest concentration Compared to the highest mortality recorded in case of the non- protein suspension were 31.03%. Sequencing of the partial sequence of 16SrDNA of promising strain photorhabdus HS showed similarity reached to 98.01% with that of Photorhabdus laumondii subsp. laumondii TTO1. From the above results, it can be concluded that the isolated strains of Heterorhabditis, the native photorhabdus isolates and their toxin proteins are promising pest control agents but further studies are needed to develop a suitable formulation for use in an integrated pest management (IPM) Programs.

ان التلوث البيئى اصبح اليوم مشكلة العصر فصار أمر ملحاً ان يتعايش معه الإنسان رغم عنه حيث اصبح الموت لا عطشاً و لا جوعاً بل اختناقاً من هذا التلوث الذى لم يسبق له مثيل وللاسف الشديد سوف يتزداد بشكل كبير إذا لم يتكاتف العلماء لردع هذا الخطر القادم لا محال ومن عوامل التلوث البيئى الذى أحدثت خلل واضح فى النظام البيئى الاستخدام الغير واعى للمبيدات الحشرية ولذلك اتجه العلماء فى الآونة الأخيرة إلى استنباط وسائل بديلة لمكافحة الافات كاستخدام الاعداء الحيوية الموجودة بوفرة بالفونا المصرية و التى تهدف إلى القضاء على الحشرة دون أن تؤثر على صحة كل من الإنسان او الحيوان كما انها صديقة للبيئة ومن هذه البدائل النيماتودا الممرضة للحشرات و التى أظهرت نجاحاً كبيراً فى مكافحة كثير من الافات الحشرية حيت انها تعتمد على البكتريا المصاحبه لها لقتل عائلها وذلك من خلال افرازها لبروتينات سامة وبعض مركبات الايض السامة مما يجعل مجالها واعداً وجذاباً خاصة فى مجالات المكافحة الحدينة مثل النباتات المعدلة وراثيا ومن هذا المنطلق كان التفكير فى هذا البحث. ولقد قسمت هذه الداراسة الى ثلاث اجزاء رئيسية :
الجزء الاول: اهتم بعزل النيماتودا الممرضة للحشرات من التربة المصرية ثم تم تعريفها من خلال المظاهر المورفولوجيه التى تظهر على اليرقات المصابة بالنيماتودا الممرضة للحشرات كما تم اختبار كفاءة النيماتودا المعزوله على اصابة بعض افات القطن والكشف عن التغيرات الناجمة للانماط البروتينية لهيموليف اليرقات المصابة مقارنتة بيرقات العينة الضابطة.
الجرء الثانى: اهتم بعزل وتعريف البكتريا المصاحبة للنيماتودا الممرضة للحشرات وقد تم عزل البكتريا من دم يرقات دودة الشمع الكبرى G. mellonella المصابة بالطور المعدى للنيماتودا الممرضة للحشرات المعزولة من التربة المصرية كما تم التعرف على سلالة البكتيريا بناءً على مورفولوجيا المستعمرة والفحص المجهري والتوصيف الكيميائي الحيوي والمعايير الظاهرية للتلألؤ الحيوي وايضا باستخدام 16s rDNA ثم تم فحص الانمات البروتينية للعزلات البكتيرية بواسطة خاصية التفريد الكهربائي لهلام البولي أكريلاميد و اختبار قدرة البكتريا المعزولة على اصابة بعض افات القطن.
الجزء الثالث: اهتم بعزل البروتينات السامة التى تفرز بواسطة البكتريا المصاحبة للنيماتودا الممرضة للحشرات ثم تم فحص الانمات البروتينية لها بلستخدام خاصية التفريد الكهربى.كما تم اختبار سمية البروتينات المعزولة على بعض افات القطن لاختيار افضل سلالة من السلالات المختبرة للتعرف عليها جينيا ومعرفة الجينات المسئولة عن انتاج البروتينات السامة وذلك لانتاج هذه البروتينات او لادخال الجين المسئول عن انتاجها داخل النبات المراد حمايتة من الافات. وقد تم عمل دراسة باستخدام الحاسوب للبروتين السام المتوقع لانتاجة بكميات كبيرة لتطبيقة لاحقا معمليا وذلك لاستخدامة فى برامج المكافحة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.