Induzierung adaptiver Plastizität in Pilz-Pilzfresser-Interaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Marko Rohlfs
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170990413

Chemische Verteidigung ist eine weitverbreitete Eigenschaft von Beuteorganismen, die Anpassung an Räuber ermöglicht und eine zentrale Bedeutung für die Koevolution von Räuber-Beute-Interaktionen hat. Theorien zur Evolution von chemisch-vermittelten Anpassungsprozessen in Räuber-Beute-Beziehungen haben bisher jedoch folgendes ignoriert: (i) die Bedeutung des hyper-diversen Sekundärmetabolismus von Pilzen für den Ausgang von Pilz-Pilzfresser Interaktionen, (ii) die Induzierbarkeit der Biosynthese kryptischer Sekundärmetabolite durch Pilzfresser, und (iii) die Mechanismen, die die physiologischen Antworten und Verhaltensreaktionen von Pilzfressern auf die chemische Verteidigung von Pilzen regulieren. Demnach ist unser Verständnis der Rolle der chemischen Vielfalt von Pilzen in der Ökologie und Evolution von allgegenwärtigen Pilz-Pilzfresser Interaktionen mangelhaft.Das aktuelle Projekt soll die Hypothese überprüfen, dass die Induktion neuer pilzlicher Sekundärmetabolite ein Schlüsselprozess ist, der das Nahrungssuchverhalten und die Fitness von Pilzfressern bestimmt und damit die Resistenz von Pilzen gegenüber ihren Fressfeinden. Vorhergesagt wird, dass die Pilzfresser-induzierte Biosynthese von Sekundärmetaboliten Stoffe hervorbringt, die sich negativer auf die Fitness der Pilzfresser auswirken, als solche, die konstitutiv produziert werden. Erwartet wird jedoch, dass Pilzfresser Mechanismen evolviert haben, mittels der sie Veränderungen in der Zusammensetzung der pilzlichen Sekundärmetabolite wahrnehmen und daraufhin Antworten zeigen, die es ihnen erlauben mit der zunehmenden Giftigkeit ihrer Nahrungsquelle umzugehen. Folglich soll auch die Hypothese überprüft werden, dass Unterschiede in der Zusammensetzung der pilzlichen Sekundärmetabolite Stoffwechsel- und Signalwege der Pilzfresser beeinflussen und damit Mechanismen aktivieren, die Entgiftung oder Ausweichverhalten vermitteln.Um diese Hypothesen zu überprüfen, werden chemisch variable Isolate des Schimmelpilzes Penicillium expansum der Fressaktivität von Drosophila melanogaster-Larven ausgesetzt. Mittels HPLC-MS werden die insekteninduzierten Veränderungen im Sekundärmetaboliten-profil der Pilze quantifiziert. Die Insekten werden mit aufgereinigten Komponenten konfrontiert, um deren Einfluss auf die Nahrungsaufnahme, Vermeindungsreaktionen und Entwicklung der Tiere herauszuarbeiten. Ergänzt werden diese Experimente durch die Quantifizierung der Transkriptom-weiten Expressionsvariation in den Insektenlarven, um Einblicke in die molekularen Mechanismen zu erhalten, die die Antworten der Pilzfresser auf chemisch variable Pilze regulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Petr Karlovsky; Dr. Dick Roelofs