Ökologie und Evolution von Blütenduftstoffen bei Parfümblumen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Ayasse
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399912315

Die Blüten von sogenannten "Parfümblumen" produzierten Duftstoffe, die ausschließlich von männlichen Prachtbienen (Euglossini: Apidae) gesammelt und dazu verwendet werden, den Weibchen während der Balz ihre Artzugehörigkeit und Fitness zu signalisieren. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die Evolution von Blütendüften bei diesen Pflanzen durch bereits vorhandene sensorische Fähigkeiten ihrer Bestäuber geprägt ist. Die chemische Zusammensetzung der Blütendüfte von Pflanzen, die von männlichen Prachtbienen bestäubt werden, sowie ihre Rolle bei der Anlockung von Bestäubern wurde zwischen den 1960er und 1990er Jahren intensiv untersucht. Nach aktuellen Schätzungen sind jedoch die Identität der Bestäuber und die chemische Zusammensetzung der Blütenduftstoffe von mehr als 80 % aller Parfümblumen nach wie vor unbekannt. Die limitierten Informationen über Bestäuber und die Chemie von Blumendüften, die ungeklärte Phylogenie der beteiligten Pflanzentaxa und das nur oberflächliche Verständnis der sensorischen Leistungen der bestäubenden Prachtbienen erschweren ein umfassenderes Verständnis der ökologischen und evolutionären Mechanismen, die die Interaktionen zwischen Parfümblumen und ihren Bestäubern bestimmen. In diesem Projekt untersuchen wir die ökologische und evolutionäre Bedeutung von Blütendüften in mit Hilfe eines multidisziplinären Ansatzes. Dazu verwenden wir moderne Methoden aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen wie der chemischen Ökologie, der Bestäubungsbiologie, der Verhaltensökologie, der Insektenphysiologie und der molekularen Phylogenie. Das aktuelle Wissen über Bestäuber und über die chemische Zusammensetzung von Blütendüften wird in einer systematischen Literaturübersicht zusammengestellt. Um das Wissen über Interaktionen zu erweitern, werden die Blütenbesucher direkt auf den Blüten gesammelt. Die Duftstoffe werden für Bioassays verwendet und mittels Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert. Die Duftrezeptoren von Bestäubern werden mit Hilfe von elektroantenographischen Analysen (EAG) untersucht. Verhaltensexperimente im Feld werden mit männlichen Prachtbienen durchgeführt. Die phylogenetische Verwandtschaft der Parfüm-produzierenden Pflanzen und von ihren Bestäubern werden anhand von verfügbaren molekularen Daten der GenBank rekonstruiert. Mit diesem integrativen Ansatz testen wir grundlegende Hypothesen über die Makroevolution von Blütenattributen bei Parfümblumen. In einem multidisziplinären Ansatz kooperiert ein erfahrenes Team von Forschern aus verschiedenen Einrichtungen, wodurch die internationale Zusammenarbeit von gut etablierten und erfolgreichen Arbeitsgruppen verstärkt und der Austausch von Studenten gefördert wird. Dieses Projekt wird einerseits dazu beitragen das spärliche Wissen über grundlegende Aspekte der spezialisierten Interaktion zwischen männlichen Prachtbienen und Parfümblumen zu erweitern und andererseits die Bedeutung von Blütendüften für die Ökologie und Evolution dieser Wechselbeziehung zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Paulo Milet Pinheiro, Ph.D.