Spontane Mutationsraten und die Evolution von Insektizidresistenzen eines Agrarschädlings (EvolPest)

• Antragsteller: Professor Dr. Shuqing Xu, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451977135

Die Resistenzentwicklung von Schadinsekten gegen Insektizide ist ein bemerkenswertes Beispiel rapider Anpassungsprozesse in einem durch den Menschen verursachtem Evolutionsexperiment. Es hat sich herausgestellt, dass Insektizidresistenzen unter den derzeitigen landwirtschaftlichen Bedingungen nicht vermieden werden können und, dass diese die globale Nahrungsversorgung gefährden können. Daher ist es dringend Notwendigkeit die evolutionären Prozesse zu untersuchen die zur Entwicklung von Insektizidresistenzen führen. Während der Kartoffelkäfer (Leptinotarsa decemlineata, CPB) vor 150 Jahren nur unbeträchtliche Relevanz für die Landwirtschaft hatte, ist er mittlerweile zu einem verheerenden, globalen Schädling auf Kartoffeln und andere landwirtschaftlich genutzten Nachtschattengewächsen geworden. Dabei hat er Resistenzen gegen fast alle bekannten Insektizide entwickelt. Die bemerkenswerte Insektizidresistenz und die relative kurze und gut bekannte Entwicklungsgeschichte machen CPB zu einem idealen System um die Mechanismen von Insektizidresistenzen und die evolutionären Prozesse in landwirtschaftlichen Schädlingen zu untersuchen. In diesem Projekt werden wir die Evolution von CPB und seiner Resistenz gegen Insektizide erforschen indem wir populationsgenetische Schlüsselparameter bestimmen und die demographische Geschichte von CPB rekonstruieren. Genauer gesagt werden wir 1) die spontane Mutationsrate von CPB, sowie den Effekt niedriger Dosen an Insektiziden auf diese durch Mutationsakkumulationsexperimente bestimmen; 2) die genetische Basis der Resistenz gegen zwei weitverbreitete Insektizide über eine bulk-segregation Analyse kartieren; und 3) die Evolutionsgeschichte von CPB und seiner Resistenz charakterisieren, indem wir die Genome verschiedener, global verteilter Populationen re-sequenzieren. Dieses Projektes wird unser Wissen über die Evolution von Insektizidresistenzen erweitern, indem es auf mechanistischer und genomischer Ebene Erkenntnisse darüber bereitstellt warum unsere derzeitige landwirtschaftliche Praxis möglicherweise dazu beigetragen hat, dass sich dieser verheerende Schädling entwickeln konnte. Die gewonnenen populationsgenetischen Parameter werden darüber hinaus die Entwicklung nachhaltiger Schädlingskontrollstrategien fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen