Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben? Die zeitliche Differenzierung des Paarungsverhaltens als Motor der Artbildung

• Antragstellerin: Dr. Sabine Hänniger
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409806832

Die Welt um uns herum ändert sich in einem täglichen Rhythmus: Licht und Wärme des Tages werden von Dunkelheit und Kühle der Nacht abgelöst. Die meisten Motten senden nur in der Nacht ihr Lock-Pheromon aus. Es ist beinah unmöglich, um vier Uhr morgens eine gesunde Mahlzeit zu finden.Es ist von Vorteil für jedes Lebewesen, einen eigenen 24-Stunden Rhythmus zu besitzen, um diese Veränderungen der Umwelt vorhersagen zu können und besser mit ihnen umzugehen (z.B. indem Motten nur nachts auf Brautschau gehen und Menschen eher tagsüber essen). Deshalb überrascht es nicht, dass Lebensprozesse wie der Schlaf-Wach-Rhythmus in nahezu allen Organismen in einem täglich wiederkehrenden Rhythmus ablaufen, basierend auf einer inneren circadianen Uhr. Obwohl die Umweltveränderungen in einem bestimmten Habitat für alle Bewohner gleich sind, haben sich einige zu tagaktiven und andere zu nachtaktiven Arten entwickelt. Selbst nah verwandte Arten im gleichen Habitat können in unterschiedlichen Zeitfenstern aktiv sein. Noch wissen wir sehr wenig über die Evolution von verschiedenen Aktivitätszeiten. Welche genetischen Veränderungen führen zu zeitlichen Veränderungen im Verhalten? Haben genetische Veränderungen geschlechtsspezifische Auswirkungen auf das Verhalten? Könnte das Verschieben der Paarungszeit einer Population zu einer Isolationsbarriere werden und schließlich zur Entstehung neuer Arten führen?Der Eulenfalter Spodoptera frugiperda ist ein ideales Modell, um diese Fragen zu beantworten. es kommen zwei verschiedene Rassen vor, die sich in ihrer täglichen Paarungszeit unterscheiden: die Mais-Rasse paart sich zu Beginn der Nacht und die Reis-Rasse später in der Nacht. Beide Rassen scheinen sich im Prozess der sympatrischen Artbildung zu befinden und ihre zeitliche Differenzierung spielt eine entscheidende Rolle dabei.In diesem Projekt werden wir Unterschiede in der Zeit des Paarungsverhaltens und den Genen der circadianen Uhr quantifizieren um das Ausmaß der zeitlichen Isolation zu bestimmen. Wir werden die genetischen Grundlagen der Zeitverschiebung in S. frugiperda identifizieren, indem wir mit RAD-Sequenzen eine Genkarte für die Paarungszeit erstellen. Die daraus resultierenden Kandidaten-Gene werden wir in ihrer Funktion charakterisieren, indem wir sie mit CRISPR/Cas9 verändern und die Auswirkung auf die Expression anderer Gene und das Verhalten untersuchen. Da geschlechtsspezifische Genexpression ein möglicher Mechanismus ist, der der zeitlichen Differenzierung unterliegen kann, werden wir auch Genexpressionsmuster zwischen Männchen und Weibchen vergleichen.Zusammenfassend wird dieses Projekt die molekularen Mechanismen beleuchten, die der zeitlichen Differenzierung in Spodoptera frugiperda unterliegen, und evaluieren, welchen Anteil diese Differenzierung an der Divergenz der beiden Rassen trägt. Die Ergebnisse werden sowohl das Verständnis von Artbildung mit Genfluss vertiefen als auch die Evolution von verschiedenen Paarungszeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen