Organisation und Evolution des polyploiden Genoms bei Stören (Acipenseridae)

• Antragsteller: Professor Manfred Schartl, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379765775

Die Evolution der Wirbeltiergenome ist durch mehrere Genomduplikations-Ereignisse charakterisiert. Solche Polyploidisierungen wurden von Rediploidisierungsprozessen gefolgt und führten bei den meisten Wirbeltiergruppen wieder zu funktionell diploiden Genomen. Bei einigen Fischen und Amphibien haben zusätzliche Genomduplikations-Ereignisse stattgefunden und der Prozess der Rediploidisierung ist noch in vollem Gange. Störe sind eine Gruppe von paleopolyploiden Fischen, bei denen solche Genomduplikationen stattgefunden haben. Phylogenetisch sind Störe eine Außengruppe der Teleostier und besitzen eine Reihe interessanter biologischer Eigenschaften, einschließlich Spezialisation für eine benthische Lebensweise, extrem späte Geschlechtsreife, äußerste Langlebigkeit, langsame molekulare Evolution, amphibienähnliche Embryonalentwicklung, Neigung zu interspezifischer Hybridisierung mit fertilen Nachkommen und vieles mehr. Eine Vielzahl der mit diesen Eigenschaften einher gehenden biologischen Fragestellungen ist ungelöst. Da die meisten Störarten außerordentlich bedroht sind, sind solche Fragen nicht nur von fundamentalem Interesse, sondern auch von Bedeutung für den Artenschutz. Wir wollen in dem Projekt die neuen Technologien der Genom- und Transkriptomsequenzierung anwenden, um die Struktur des Genoms des Sterlet Acipenser ruthenus (120 Chromosomen) und des sibirischen Störs A. baerii (240 Chromosomen) zu analysieren. Dafür wollen wir zunächst eine de-novo Sequenzierung des Genoms des sibirischen Störs durchführen. Aufbauend auf bereits von uns identifizierten paralogen Genomregionen des Sterlets wollen wir im Vergleich mit dem sibirischen Stör Mechanismen und Prinzipien der Rediploidisierung ermitteln. Im Vergleich mit Teleostier-Genomen wollen wir feststellen, ob es gemeinsame Prinzipien gibt, denen diese Vorgänge folgen. Wir wollen die Auswirkungen der Polyploidisierung auf die Meiose und die in die Geschlechtsbestimmung involvierten Gene untersuchen und nach Stör-spezifischen Genen bzw. genetischen Adaptationen suchen. Dafür setzen wir Genexpressionsanalysen in Embryonen und Geweben von verschiedenen Entwicklungsstadien ein. Unsere Ergebnisse bilden den Ausgangspunkt für zukünftige Projekte, die alle von der Verfügbarkeit genomischer Ressourcen abhängen und die sowohl für die Verbesserung der Zucht der Störe in der Aquakultur als auch für einen verbesserten Artenschutz von Bedeutung sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Kooperationspartner: Dr. Vladimir Trifonov