Die chemische Ökologie der Wirt-Parasiten Spezifität
Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die metabolischen Verflechtungen von Symbiosen erfordert spezialisierte Arten. Naturprodukte und sekundäre Metaboliten zur Feindabwehr können Spezifität vorantreiben, indem sie Infektionen und Vermehrung über Wirtsgenerationen hinweg fördern. Im Gegensatz zu Bakterien ist wenig bekannt über die Vielfalt und Verteilung des biosynthetischen Stoffwechsels von Naturprodukten in Pilzen und deren Auswirkungen auf die Evolution von Symbiosen und die Anpassungen an Wirtsumgebung. In dieser Studie charakterisiere ich den Sekundärstoffwechsel von Escovopsis und eng verwandten Gattungen, deren Mitglieder spezialisierte, diverse ascomycete Pilze sind, und am besten als Mykopathogene der von Ameisen angebauten Pilzsorten bekannt sind. Ich untersuche, inwiefern das Vorhandensein oder Fehlen verschiedener biosynthetischer Stoffwechselswege mit divergenten Lebenszyklusstrategien korrespondiert. Longread-Sequenzierung ermöglicht es, chromosomale Merkmale repräsentativer Escovopsis- Linien zu definieren, deren stark reduzierte Genome (21,4-38,3 Mb) aus 7-8 Chromosomen bestehen. Escovopsis-Genome sind hochgradig konserviert, sowohl hinsichtlich der Lage und Reihenfolge von Genen auf den Chromosomen. Makrosyntenie ist innerhalb der Escovopsis-Klade stark ausgeprägt und nimmt mit zunehmender phylogenetischer Entfernung ab, während gleichzeitig ein hoher Grad an Mesosyntenie erhalten bleibt. Um die evolutionäre Geschichte der biosynthetischen Stoffwechselswege in dieser Gruppe von Symbionten im Verhältnis zu ihren beherbergen Linien zu erforschen, führte ich eine Rekonstruktionsanalyse des ursprünglichen Zustands durch, die zeigte, dass zwar viele sekundäre Metaboliten mit nicht-ameisenassoziierten Sordariomyceten geteilt werden, 56 Wege jedoch einzigartig für die symbiotischen Gattungen sind. Hinsichtlich der Anpassung an divergierende Ameisen Systeme mit Pilzbewirtschaftung, beobachtete ich, dass der stufenweise Erwerb verschiedener Stoffwechselswege die ökologischen Radiationen der Attine-Ameisen und die dynamische Rekrutierung und Ersetzung ihrer Pilzsorten widerspiegelt. Da verschiedene Kladen charakteristische Kombinationen von biosynthetischen Genclustern kodieren, liefern diese abgrenzenden Profile wichtige Einblicke in die möglichen Mechanismen, die der Spezifität von Symbionten und ihren Wirten zugrunde liegen. Meine Ergebnisse beleuchten die evolutionär dynamische Natur des Sekundärstoffwechsels bei Escovopsis und nah verwandten Gruppen, was die Anpassung der Symbionten an ein altes landwirtschaftliches System reflektiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Genomic diversification of the specialized parasite of the fungus-growing ant symbiosis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(51).
Gotting, Kirsten; May, Daniel S.; Sosa-Calvo, Jeffrey; Khadempour, Lily; Francoeur, Charlotte B.; Berasategui, Aileen; Thairu, Margaret W.; Sandstrom, Shelby; Carlson, Caitlin M.; Chevrette, Marc G.; Pupo, Mônica T.; Bugni, Tim S.; Schultz, Ted R.; Johnston, J. Spencer; Gerardo, Nicole M. & Currie, Cameron R.
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Genomic Genomic insights into the evolution of secondary metabolism of Escovopsis and its allies, specialized fungal symbionts of fungus-farming ants
Berasategui, A.; Moller, J. A.; Conn, C.; Read, T.; Ziemert, N. & Gerardo, N. M.
