FOR 1234:  iBeetle: Functional genomics of insect embryogenesis and metamorphosis

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 102336348

Bisher war die Taufliege Drosophila melanogaster das beliebteste Haus- und Arbeitstier der Genetiker - beinahe alles, was man zur genetischen Kontrolle von Prozessen in Insekten weiß, beruht auf Arbeiten an ihr. Allerdings ist die Taufliege in vielen Dingen nicht typisch für Insekten und manche biologische Phänomene lassen sich in ihr überhaupt nicht studieren. Der Mehlkäfer Tribolium castaneum hat sich inzwischen zu einem weiteren genetischen Modellsystem entwickelt, in dem Genfunktion leicht untersucht werden kann.
Um einige der bisher nicht oder ungenügend studierten Aspekte der Insektenbiologie zu untersuchen, wollen wir mit diesem Projekt alle Gene finden, die an diesen Prozessen beteiligt sind. Dazu werden wir systematisch alle Gene des Käfers eines nach dem anderen ausschalten und die Tiere auf Veränderungen untersuchen. Die technische Basis für das Projekt ist die sogenannte RNA-Interferenz (RNAi): Bringt man doppelsträngige RNA in Zellen, deren Sequenz der eines Gens entspricht, so werden die entsprechenden Gen-Baupläne (mRNAs) zerstört. Für jedes Gen werden wir doppelsträngige RNA zuerst in weibliche Puppen injizieren und die Effekte auf die Nachkommen untersuchen. Parallel werden wir dieselben Gene auch in fortgeschrittene Larven injizieren, um Veränderungen während der Metamorphose dieser Tiere zu finden.
Zu den Prozessen, auf die wir unser Augenmerk legen, gehören die Entwicklung eines typischen Insektenembryos (denn Drosophila entwickelt sich in vielen Aspekten sehr untypisch für Insekten) und die Entwicklung von Muskeln und Ovaren. Zudem interessiert uns die Evolution der Artenvielfalt durch Gestaltveränderungen während der Metamorphose und die Biologie von Stinkdrüsen. Da diese bei der Kommunikation und Abwehr der Insekten eine große Rolle spielen, könnten daraus auch neue Methoden der Schädlingsbekämpfung entstehen.
Mit diesem Projekt werden wir neue Aspekte der Insektenbiologie der genetischen Untersuchung zugänglich machen, indem wir genomweit Gene identifizieren, die daran beteiligt sind. Zudem werden wir die Rolle vieler Gene bestimmen, deren Funktion bisher unklar war. Darüber hinaus stellen wir eine genomweite Sammlung an Genfragmenten zur Verfügung, mit der weitere RNAi-Screens durchgeführt werden können. Damit wird Tribolium zu einer Plattform, mit der genomweite Screens im lebenden Organismus leicht durchführbar sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• A comparative approarch to genome annotation in Tribolium (Antragsteller Stanke, Mario )
• Dorsoventral pattern formation (Antragsteller Roth, Siegfried )
• Functional analysis of novel head patterning genes (Antragsteller Bucher, Gregor )
• Generierung der iBeetle Matrizen, Ausbau der iBeetle Datenbank zu einer zentralen Genfunktions-Datenbank und Identifizierung neuartiger Zusammenhänge durch Clustering der Daten (Antragsteller Bucher, Gregor )
• Identification of short-germ-specific segmentation genes in Tribolium: We want to identify and functionally analyze novel genes that genes that are required for sequential segmentation in a cellularized environment, as well as genes involved in the setup of the Tribolium antrior-posterior axis (Antragsteller Klingler, Martin )
• Prozedur für einen Hochdurchsatz-RNAi-Screen für die zweite Phase des iBeetle Screens (Antragsteller Bucher, Gregor ;  Klingler, Martin )
• Revealing a genetic circuitry governing the development of the tritocerebral head segment (Antragsteller Wimmer, Ernst Anton )
• Specification, migration, and morphogenesis of arthropod muscles (Antragsteller Frasch, Manfred )
• The follicle stem cell lineage in telotrophic Tribolium oogenesis (Antragsteller Schoppmeier, Michael )

• Sprecher: Professor Dr. Gregor Bucher
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Martin Klingler