Vergleichende genomische Analysen zum Verständnis des horizontalen Transfers von Wolbachia-Stämmen (Alphaproteobacteria) zwischen verschiedenen Wirte

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Bleidorn
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414708180

Wolbachia (Alphaproteobacteria) ist eine Gattung von Bakterien die als intrazellulärer Endosymbiont bei Arthropoden und Nematoden vorkommt. Basierend auf Mata-Analysen wird angenommen, dass bis zu 52% aller terrestrischen Arthropoden mit diesen Bakterien infiziert sind. Bei weitem die Häufigsten Wolbachia-Stämme sind Vertreter der Supergruppen A und B, deren weite Verbreitung bei Arthropoden mittels horizontalen Transfers erklärt wird. Jedoch ist es noch weitgehend ungeklärt, wie dieser horizontale Transfer zwischen verschiedenen Wirten vonstattengeht. Es werden drei verschiedene Faktoren diskutiert, die einen Einfluss auf den Wechsel zwischen Wirten haben: (I) Phylogenetische Verwandtschaft der Wirte; (II) Geographische Verbreitung der Wirtspopulationen; (III) Wirtsökologie. Der relative Einfluss dieser Faktoren wird diskutiert, jedoch lieferten vergleichend-phylogenetische Studien basierend auf „Multi-Locus Sequence Typing“ (MLST) bisher widersprüchliche Ergebnisse. Wir konnten jedoch kürzlich zeigen, dass ein MLST-Ansatz für Wolbachia wenig vielversprechend ist und dieser mit genom-weiten Analysen ersetzt werden sollte. In dem geplanten Projekt werden wir mit Hilfe eines phylogenomischen Ansatzes den relativen Einfluss von den Faktoren Phylogenie, Ökologie und Biogeographie auf den horizontalen Transfer von Wolbachia zwischen Arthropoden. Hierfür werden wir den Infektionsstatus von Arthropodengemeinschaften von vier ausgewählten Pflanzenarten screenen. Des Weiteren werden wir Wolbachia-Infektionen, von Arthropodengemeinschaften von Luzerne gesammelt, zwischen den USA (Kentucky) und Europa (Deutschland) vergleichen. Nach einem Wolbachia screen mit Hilfe von PCR, werden wir von ausgewählten Individuen infizierter Arten ein Metagenom, welches die Wirts- und Wolbachia-DNA umfasst, sequenzieren und assemblieren. Mittels vergleichender phylogenetischer Ansätze werden wir drei von uns formulierte Arbeitshypothesen testen: (I) Infizierte Spezialisten der gleichen Wirtspflanze teilen wahrscheinlich ähnliche Wolbachia-Stämme; (II) Phylogenetisch verwandte infizierte Generalisten teilen wahrscheinlich ähnliche Wolbachia-Stämme; und (III) Arthropodengemeinschaften der gleichen oder nah verwandten Wirtspflanze beherbergen Wolbachia-Stämme die sich zwischen den Kontinenten unterscheiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen