Biologische und ökologische Relevanz der Pektinverdauung in herbivoren Käfern der Phytophaga

• Antragsteller: Dr. Roy Kirsch
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277315210

Die Zusammensetzung der pflanzlichen Zellwand aus verschiedenen Polysacchariden gewährleistet einerseits die zelluläre Integrität, stellt aber andererseits eine willkommene Energiequelle für Organismen dar, die in der Lage sind, Zellwandbestandteile zu verdauen. Pilze beispielsweise sekretieren Zellwand abbauende Enzyme und viele ihrer Wirtspflanzen wiederrum versuchen, diesen Angriff durch spezifische Inhibitoren abzuwehren. Die von herbivoren Käfern exprimierten Zellwand abbauenden Enzyme sind zunehmend Gegenstand der Forschung geworden; jedoch ist weder bekannt, ob diese Enzyme auch durch pflanzliche Inhibitoren gehemmt werden, noch, ob die Käfer durch den Verdau von Zellwandbestandteilen Stoffwechselenergie gewinnen können. Das hier vorgeschlagene Projekt widmet sich diesen beiden Fragen am Beispiel von Pektin-abbauenden Polygalakturonasen (PGs) des Meerrettich-Blattkäfers Phaedon cochleariae und ihren potenziellen pflanzlichen Inhibitoren (PG-inhibierende Proteine - PGIPs). Zuerst werden heterolog exprimierte PGs mit PGIPs ihrer Wirtspflanze zusammengeführt, um Bindungseigenschaften, PG-Inhibition und die Spezifität der PG-PGIP Interaktion zu testen. Anschließend werden in den Käfern mittels RNAi die PG-Transkriptgehalte herunterreguliert, um auf eine in vivo Relevanz von Pektinabbau und PG-Inhibition schließen zu können. Sich bereits als katalytisch inaktiv erwiesene PGs werden unter dem besonderen Augenmerk untersucht, ob diese, indem sie PGIPs binden, als Falle fungieren, um die Inhibition der aktiven PGs mindestens einzuschränken. Auch die Expressionsmuster der PGIPs in käfer- und pilzbefallenen Pflanzen werden verglichen, um zu prüfen ob Pflanzen unterschiedlich auf den Pilz- oder Insektenschädling reagieren. Die Ergebnisse werden neue Aspekte der Insekt-Pflanze Interaktion erlauben, die sowohl zu alternativen Möglichkeiten der Bekämpfung von Schädlingen als auch effiziente Wege zur Produktion von Biotreibstoffen aus Pflanzenabfällen eröffnen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen