Adaptationsgenetik von farbenfrohen Pfeilgiftfröschen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Heike Pröhl
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263544360

Die Genetik von Farbmustern wurde in Säugetieren, Vögeln, Fischen und Reptilien untersucht, aber Amphibien wurden bei diesen Untersuchungen bislang vernachlässigt. Trotz der hohen Variabilität in Farbmustern ist nichts über die genetischen Komponenten, die die Farbdiversität innerhalb und zwischen Arten hervorrufen, bekannt. In diesem Zusammenhang ist die Vielfalt an Farbmustern in Verbindung zu Antiprädationsstrategien (Vermeidung von Raubfeinddruck) bei neotropischen Pfeilgiftfröschen eine hochinteressante Möglichkeit, die Genetik ökologischer Adaptation zu untersuchen. Viele Arten von Pfeilgiftfröschen unterscheiden sich in ihren Farbmustern zwischen Populationen. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass die Farbmuster adaptiv sind, wahrscheinlich verursacht durch Selektion durch Prädatoren, die zur Ausbildung von Warnfärbung bzw. kryptischer Färbung geführt hat. Divergenzen in adaptiven Farbmustern als auch Verhalten und Giftigkeit in Kombination mit assortative mating* basierend auf Farbmustern trägt sehr wahrscheinlich zur Ausbildung von präzygotischen Isolationsmechanismen zwischen Farbmorphen bei. Das Ziel dieses Antrages ist es, die Farbgene des extrem farbpolymorphen Erdbeerfrosches Oophaga pumilio zu charakterisieren. In dieser Art gibt es sowohl auffällig gefärbte aposematische Farbmorphen als auch unauffällige kryptische Farbmorphen.Für dieses Projekt werde ich Hautproben von drei Populationen, die sich in der Färbung unterscheiden, sammeln. Dafür werde ich eine rote, eine grüne und eine blaue Population in Panama beproben. Mit den dorsalen Hautproben wird eine RNAseq Analyse durchgeführt, um cDNA zu gewinnen. Im nächsten Schritt werden die Proben zu einem Sequenzierservice geschickt, um Next Generation Sequencing durchzuführen. Dabei können Unterschiede im Expressionsniveau in Farbgenen zwischen den Farbmorphen festgestellt werden. Ich erwarte, dass Gene, die in die Aufnahme von Carotinoiden oder Pteridinen, deren Synthese oder Lagerung involviert sind, sich in ihren Experessionsmustern zwischen den Farbmorphen der Frösche unterscheiden. Die Ergebnisse werden durch quantitative Real time-RT-PCR (RT=Reverse Transkription) für die Loci mit Expressionsunterschieden überprüft. Auf diese Weise können wir Expressionsmuster in Schlüsselgenen, die den Unterschieden in Farbmustern unterliegen, bestimmen. Diese kritische Information hat eine große Bedeutung, weil diejenigen Stellen des molekularen Signalweges für die Pigmentbildung, die in dieser Art adaptiv evoluiert, ermittelt werden kann. Es werden weiterhin viele Möglichkeiten für zukünftige wissenschaftliche Projekte eröffnet, die zu einem besseren Verständnis der Ursachen und Folge der adaptiven Färbung führen. * bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei der Paarung Paarungspartner gewählt werden, die dieselbe Färbung besitzen, wie das wählende Individuum.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen