Konvergente multispezies Interaktionen bei koprophagen Kannenpflanzenarten

• Antragsteller: Professor Dr. Gerald Kerth, seit 2/2020
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324938454

Hiermit stellen wir ein geplantes multidisziplinäres Kollaborationsprojekt unter Beteiligung von Forschungsgruppen von fünf Universitäten aus vier Ländern vor. Im Focus des Projektes steht die Untersuchung von fleischfressenden Pflanzenarten, die unabhängig voneinander Koprophagie als neue Strategie zur Nährstoffgewinnung entwickelt haben, und deren Interaktionen mit ihren Säugetier-Mutualismus-Partnern und den mikrobiellen Gemeinschaften in der Verdauungsflüssigkeit der Pflanzen. Der direkte Vergleich der koprophagen Arten untereinander sowie mit nahverwandten rein karnivoren Arten erlaubt die Untersuchung der Gemeinsamkeiten und Unterschiede dieser Multispezies-Interaktionen mit dem Ziel, mögliche konvergente Anpassungen und konvergente Interaktionen mit den mikrobiellen Gemeinschaften nachzuweisen. Die erzielten Ergebnisse werden Rückschlüsse auf die Selektionsdrücke erlauben, die die Evolution dieser Interaktionen vorantreiben und bestimmen. Neben faszinierenden systemspezifischen Fragestellungen (z.B., warum diese Pflanzen von Karnivorie zur Koprophagie als Hauptstrategie der Nährstoffgewinnung wechselten), wird dieses Projekt wichtige Beiträge zu generellen Problemen der Mutualismusforschung leisten: 1) Welche Merkmale der involvierten Arten fördern mutualistische Interaktionen? 2) Sind mutualistische Interaktionen in ein größeres Netzwerk von weiteren interagierenden Arten, etwa Mikroben, eingebunden? Falls ja, auf welche Weise interagieren die involvierten Arten? 3) Können konvergente Anpassungen und Gemeinschaftsstrukturen in ähnlichen Mutualismustypen aufgefunden werden? 4) Welche Selektionsdrücke führen zu konvergenten Anpassungen und Gemeinschaftsstrukturen in zwischenartlichen Interaktionen? Um diese grundlegenden Fragen zu beantworten, werden Experimente im Freiland und unter stärker kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus durchgeführt und neuartige Technologien wie etwa Next Generation Sequencing und Metaproteom-Analysen eingesetzt. Die Ergebnisse können auf eine Vielzahl von Mutualismen übertragen werden, z.B. auf weitere Tier-Pflanzen-Mutualismen und ihre mikrobiellen Interaktionspartner. Außerdem wird das Projekt zu einem verbesserten Verständnis von Mutualismen beitragen, bei welchen die beteiligten Organismen Nährstoffe austauschen, wie es etwa bei verschiedenen Ameisen-Pflanzen-Mutualismen der Fall ist oder bei Mutualismen zwischen Tieren und den Mikroben in ihrem Verdauungstrakt. Letztlich können die so gewonnenen Erkenntnisse neuen theoretischen Ansätzen als Grundlage zur Erforschung der Entstehung und Evolution von Mutualismen dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Caroline Schöner, bis 1/2020