Populationsgenomische Studien und Anpassung an die Umwelt in Drosophila ananassae

• Antragstellerin: Dr. Sonja Grath
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271330745

Die Temperatur ist einer der Hauptfaktoren, der die geographische Verbreitung von Insekten bestimmt. Als ektotherme Organismen wird ihre Körpertemperatur im Wesentlichen von der Umgebungstemperatur bestimmt und eine Widerstandsfähigkeit hinsichtlich Temperaturänderungen ist essentiell zur Anpassung an neue Umweltbedingungen, wie jene, die durch einen Klimawandel oder durch die Ausbreitung einer Art entstehen. In unserem Labor haben wir die Fruchtfliege Drosophila ananassae als Modellorganismus zur Aufklärung der genetischen Basis von Kälteanpassung etabliert.In der ersten Förderperiode dieses Projektes haben wir gezeigt, dass sich die Genexpression verschiedener Gene nach einem Kälteschock zwischen kälteresistenten und kälteempfindlichen Stämmen unterscheidet. Weitere Kandidatengene für Kältetoleranz wurden durch ein genomweites QTL-Mapping-Experiment identifiziert. Die Funktion dieser Gene und ihr genauer Effekt auf den Phänotyp, insbesondere in für Kältetoleranz relevanten Geweben, bleiben unbekannt. Darüber hinaus konzentrierten wir uns auf einen einzelnen Phänotyp (chill coma recovery time, die Aufwachzeit nach einem kälteinduzierten Koma) ohne Berücksichtigung von Akklimatisierung, welche eine Kältetoleranz bei Insekten nachweislich beeinflussen kann. In der zweiten Phase des Projektes werden wir nun Genom-Editierung an Fliegen zum Ausschalten und Verändern der Genexpression durchführen um die Funktion dieser Gene aufzuklären. Dabei werden wir auch gewebespezifische Genom-Editierung vornehmen, insbesondere in den malphigischen Gefäßen und dem Darm, welche als physiologisch relevante Gewebe für Kältetoleranz in Drosophila gelten. Dabei werden wir weitere Phänotypen berücksichtigen und den Faktor der Akklimatisierung einbeziehen. Darüber hinaus werden wir mittels genomweiter Sequenzierung DNA-Polymorphismen in zwei verschiedenen Populationen untersuchen.Die Ergebnisse dieser Experimente werden Aufschluss geben über die Temperaturanpassung in natürlichen Populationen. Darüber hinaus wird die Verwendung von hochmodernen Methoden zur Genomeditierung neue Informationen bezüglich der Funktion – sowohl im ganzen Organismus, als auch in spezifischen Geweben – verschiedener Gene liefern. Diese Daten werden nicht nur die Analyse von Genen und Polymorphismen, welche mit Kälteanpassung in Verbindung stehen, erlauben, sondern auch die Analyse anderer Phänotypen erlauben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen