Molekulare Mechanismen der Toleranz von Daphnia gegenüber Microcystinen

• Antragsteller: Professor Eric von Elert, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232358055

Im Zuge der Eutrophierung von Seen kommt es vermehrt zu Massenentwicklungen von Cyanobak¬te-rien, die mit einer Abnahme der Abundanz von Daphnien, den wichtigsten Herbivoren des Phytoplanktons, einher geht. Diese Abnahme ist ein Grund dafür, dass beim Management eutropher Gewässer durch Nah¬rungs¬ketten¬manipulation oft nur kurzfristige Steuerungserfolge zu verzeichnen sind. In cyanobakteriellen Massenentwicklungen treten besonders häufig Microcystine auf, die bei Säugern hepatotoxisch wirken und bei Daphnien zu erhöhter Mortalität führen. Mehrfach wurde gezeigt, dass Coexistenz von Daphnien mit Cyanobakterien zu erhöhter Toleranz der Daphnien gegenüber toxischen Cyanobakterien führt, ohne dass die genetische Basis dafür bekannt ist. Hier sollen die genetischen Grundlagen für eine Toleranz gegenüber Microcystinen in Daphnien untersucht werden. Dazu sollen ein Microcystine-bildender Stamm und eine daraus hervorgegangene Microcystin-freie Mutante des Cyanobakteriums Microcystis aeruginosa an einen Microcystin-toleranten und an einen Microcystin-sensitiven Klon von Daphnia magna verfüttert werden. Durch RNASeq basierte Transkriptomanalyse sollen differentiell exprimierte Gene identifiziert werden, die in beiden Klonen konstitutiv verschieden exprimiert werden und solche, deren Expression bei Ingestion von Microcystinen induziert wird. Durch bioinformatische Analyse der Daten und Metabolic Mapping sollen Schlüsselenzyme und Gene, die die Microcystin-Toleranz vermitteln, identifiziert werden. In einem unabhängigen Experiment soll für differentiell exprimierte Schlüsselgene die Expression mittels qPCR verifiziert werden. Hinweise für eine Beteiligung ausgewählter differentiell exprimierter Gene an der Microcystin-Toleranz sollen gewonnen werden, indem untersucht wird, wie die veränderte Expression von der Konzentration des Microcystins in der Nahrung abhängt. Dazu werden Liposomen mit Microcystin beladen und an Daphnien verfüttert werden. Eine Entschlüsselung der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen ist Voraussetzung, um die Evolution der Microcystin-Toleranz in Daphnien untersuchen zu können und hat potentiell große Bedeutung für das Management von Gewässern mit Massenentwicklungen toxischer Cyanobakterien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen