Express yourself - Bewertung der taxonomischen Vielfalt und der funktionellen Genexpression in subtropischen Flachwasserkorallenriffen anhand von Umwelt-RNA

• Antragsteller: Dr. Fabian Gösser
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533095333

Subtropische und tropische Flachwasser-Korallenriffe sind stark durch menschliche Aktivitäten und Umweltveränderungen beeinflusst, die zu Veränderungen der Riffbiota führen, die als "Phasenverschiebungen" bekannt sind. Okinawa, eine Insel im Süden Japans, ist besonders stark von anthropogenen Stressfaktoren betroffen. Während einige Aspekte der Diversität von Korallenriffen in Okinawa gut untersucht sind, ist das Wissen über viele andere Rifftaxa und ihre Reaktion auf sich verschlechternde Umweltbedingungen begrenzt. Um Riffökosysteme und ihre Reaktionen auf Umweltveränderungen besser zu verstehen, sind Informationen über taxonspezifische Diversitätsindizes von entscheidender Bedeutung. Umwelt-DNA (eDNA) hat sich als wertvolles Instrument zur Bewertung der Biodiversität erwiesen, ist aber möglicherweise in der genauen zeitlichen Auflösung der Biodiversität begrenzt und spiegelt kurzfristige Veränderungen der Lebensgemeinschaft in hochdynamischen Ökosystemen wie Korallenriffen nicht ausreichend wider. Umwelt-RNA (eRNA) könnte eine vielversprechende Alternative oder Ergänzung sein, da sie einerseits zur Bestimmung der taxonomischen Diversität geeignet ist und andererseits eine höhere zeitliche Auflösung der tatsächlich aktiven Organismengemeinschaft liefert. Darüber hinaus deuten erste Arbeiten darauf hin, dass sich eRNA auch zur Analyse der funktionellen Genexpression eines Habitats eignet, was Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand von Korallenriffen liefern könnte. Die Anwendbarkeit von eRNA an Korallenriffen ist jedoch noch nicht ausreichend erforscht. Daher wird dieses Projekt das Potenzial von eRNA als universelles Werkzeug für Biodiversitätsstudien in Korallenriffen untersuchen. Ziel ist es, die Effektivität von eDNA- und eRNA-Methoden bei der Erfassung der Biodiversität zu vergleichen und herauszufinden, welche Methode besser geeignet ist, um kurz- und langfristige Veränderungen in der Lebensgemeinschaft zu identifizieren. Darüber hinaus soll das Potenzial von eRNA-Expressionsprofilen zur Beurteilung des Gesundheitszustandes von Korallenriff-Ökosystemen untersucht werden. Dazu werden zu verschiedenen Zeitpunkten Wasserproben von Korallenriffen entlang eines zuvor beschriebenen anthropogenen Stressgradienten entnommen. Diese Korallenriffe wurden in Vorarbeiten mit visuellen Methoden und eDNA auf die vorherrschenden Riffgemeinschaften untersucht. Die Wasserproben werden mit etablierten Arbeitsabläufen für eDNA Metabarcoding und neu entwickelten Methoden für eRNA analysiert, wobei eDNA und eRNA gemeinsam extrahiert werden. Extrahierte eRNA wird in cDNA transkribiert und sowohl eDNA als auch cDNA werden mit einem 18S rRNA-Marker analysiert, um die taxonomische Auflösung zu vergleichen. Zusätzlich wird die extrahierte eRNA einer RNA-Sequenzierung unterzogen, um die emRNA auf differentielle Genexpression zu untersuchen und das Potenzial dieser Methode für die Beurteilung des Gesundheitszustandes von Korallenriffen zu erforschen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Japan
• Gastgeber: Professor James Davis Reimer, Ph.D.