Dynamiken der mikrobiellen Anreicherung bei adulten Schmetterlingen

• Antragsteller: Dr. Arne Weinhold
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546907793

Der Aufbau eines spezifischen Darmmikrobioms ist essenziell für die Gesundheit vieler bestäubender Insekten. Bei eusozialen Arten, wie Honigbiene oder Hummel, ist eine frühzeitige Aufnahme durch soziale Übertragung gewährleistet. Doch viele Wildbestäuber sind solitär und nehmen ihr Mikrobiom mit jeder Generation erneut aus der Umwelt auf. Jedoch sind die Faktoren, welche das Mikrobiom bei Solitärbestäubern beeinflussen, bisher kaum untersucht. In unserer vorherigen Arbeit haben wir gezeigt, dass adulte Schmetterlinge des großen Kohlweißlings (Pieris brassicae) hohe Mengen an Bakterien anreichern, welche sogar das Mikrobiom der Honigbiene übertreffen. Dies steht im Gegensatz zu den Raupen, welche kein beständiges Mikrobiom anreichern oder benötigen. Kohlweißlinge sind multivoltin und haben mehrere Generationen im Jahr. Unsere Untersuchung zur Funktion des adulten Mikrobioms zeigte transgenerationale Auswirkungen auf die Nachkommen. Eine Störung des adulten Mikrobioms beeinflusste Immunparameter der Raupen und ihre Fähigkeit einen Wirtspflanzenwechsel zu vollziehen. Solch eine transgenerationale Funktion wirft Fragen über die Treiber des Mikrobioms jeder adulten Generation auf. Bisherige Daten deuten auf eine wirtsspezifische Anreicherung hin, dies wurde jedoch noch nie innerhalb natürlicher Populationen untersucht. Mit diesem Projekt möchte ich diese Wissenslücke schließen und untersuchen wie Aufnahme, Aufbau und Anreicherung des adulten Mikrobioms in der Natur gestört werden können. Die Arbeit ist dafür in drei Arbeitspakete unterteilt: (I) Quantitative Erfassung der Dynamik einer Anreicherung jeder adulten Generation innerhalb eines Jahres. (II) Testen, inwieweit neutrale oder selektive Prozesse zum Aufbau des adulten Mikrobioms beitragen. (III) Empirische Manipulation des Zeitpunktes der Aufnahme und Untersuchung der Auswirkung auf die nachfolgende Larvengeneration. Der Fokus liegt dabei auf dem zeitlichen Verlauf der Anreicherung des Mikrobioms in drei aufeinander folgenden adulten Generationen. Die Verknüpfung von molekularen Untersuchungen mit ökologischer Modellierung ('neutral model of community assembly') ermöglicht es, Hypothesen zur Wirtsselektion unter natürlichen Bedingungen zu testen. Dies wird durch empirische Versuche in einer Zucht begleitet, um den direkten Einfluss einer verzögerten Aufnahme untersuchen zu können. Die Kombination aus quantitativen und qualitativen Methoden wird zu einem besseren Verständnis führen, wie stochastische und deterministische Faktoren den Aufbau des adulten Mikrobioms in natürlichen Lebensräumen beeinflussen. Dieses Projekt stellt die erste systematische Untersuchung zum Mikrobiom adulter Schmetterlinge innerhalb Europas dar und wird grundlegende Erkenntnisse über die Relevanz transgenerationaler Mikrobiom-Funktion liefern. Dies legt den Grundstein für weiterführende Untersuchungen zum Einfluss von Habitat-Fragmentierung auf die mikrobielle Verteilung innerhalb von Pflanzen-Bestäuber-Netzwerken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen