Inhibition von Verdauungsproteasen in Daphnia durch Cyanobakterien

• Applicant: Professor Eric von Elert, Ph.D.
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 32194847

Bei der Eutrophierung von Seen kommt es oft zu Massenentwicklungen von Cyanobakterien verbunden mit einer Depression des herbivoren Zooplanktons. Derselbe Prozess führt dazu, dass beim Management eutropher Gewässer durch Nahrungskettenmanipulation oft nur kurzfristige Steuerungserfolge zu verzeichnen sind. In diesem Projekt wird vorgeschlagen, dass für ein erfolgreiches Management durch Nahrungskettenmanipulation bisher nicht ausreichend berücksichtigt wurde, in welchem Ausmaß das herbivore Zooplankton in der Lage ist, auf das Auftreten von Cyanobakterien durch physiologische Plastizität (auf klonaler Ebene) und Mikroevolution (auf Populationsebene) zu reagieren und so der Entkopplung von Primär- und Sekundärproduktion entgegen zu wirken. Ziel dieses Antrages ist es zu untersuchen, welche Rolle cyanobakterielle Proteaseinhibitoren für die Depression des Zooplanktons haben. In einem ökophysiologischen und einem evolutionsbiologischen Ansatz soll untersucht werden, wie sich Daphnien an das Auftreten solcher Proteaseinhibitoren anpassen. Im ökophysiologischen Ansatz sollen bereits identifizierte cyanobakterielle Proteaseinhibitoren erstmals detailliert auf ihre Wirkung auf Verdauungsproteasen, die Induktion weniger sensitiver Proteasen und die Life History von Daphnien hin untersucht werden. Diese Arbeiten werden mit Untersuchungen zur saisonalen Sukzession von Daphnien in einem von Cyanobakterien dominierten See verknüpft. Im evolutionsbiologischen Ansatz sollen fossile Daphnienklone auf ihre Sensitivität gegen cyanobakterielle Proteaseinhibitoren untersucht werden. Mittels Real-Time PCR sollen jene Proteasegene identifiziert werden, die als Antwort auf cyanobakterielle Proteaseinhibitoren hoch- bzw. runterreguliert werden. Derart regulierte Proteasegene aus Daphnien sollen heterolog exprimiert werden, um die Interaktion der Proteasen mit den cyanobakteriellen Inhibitoren im Detail zu untersuchen. Aus geographisch isolierten Klonen von Daphnia magna sollen die Proteasegene sequenziert und mit evolutionsgenetischen Ansätzen untersucht werden, in wie weit einzelne dieser Proteasen unter Selektionsdruck stehen und innerhalb welcher Zeiträume weniger sensitive Proteasen evolvierten.

• DFG Programme: Research Grants