Auswirkungen des Klimawandels auf die Wirts-Pathogen-Koadaptation zwischen Flusskrebsen und dem Erreger der invasiven Krebspest

• Antragstellerin: Dr. Kathrin Theissinger
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548582157

Es wird allgemein angenommen, dass der Klimawandel die ökologischen Auswirkungen invasiver Arten verändert, indem er ihre Konkurrenzwirkung auf einheimische Arten verstärkt und die Virulenz einiger Krankheitserreger erhöht. Ein geeignetes Modellsystem zur Untersuchung der Koadaptation von Wirt und Erreger an den Klimawandel sind Flusskrebse und der Erreger der Krebspest, da es hoch- und niedrigvirulente Erregerstämme gibt, die von verschiedenen Wirten aus unterschiedlichen klimatischen Nischen stammen. Die Populationen einheimischer Flusskrebsarten sind in ganz Europa stark rückläufig. Die größte Bedrohung für sie sind die wachsenden Populationen verschiedener invasiver nordamerikanischer Flusskrebsarten, die Überträger des Erregers der Krebspest (Aphanomyces astaci) sind. Dieser Oomyceten-Erreger ist eine der 100 schlimmsten invasiven Arten weltweit. In meiner Gruppe kuratieren wir die weltweit größte Sammlung reiner A. astaci-Stämme, die die in der Natur beobachtete unterschiedliche Virulenz repräsentieren. Einige A. astaci-Stämme sind an eher subtropische Bedingungen und andere an mildere Temperaturen angepasst, abhängig vom natürlichen Verbreitungsgebiet ihres Flusskrebswirts. Daher könnten einige A. astaci-Stämme unter zukünftigen Klimawandelszenarien verlieren oder profitieren. Dies hat einen starken Einfluss auf die notwendigen Management-Maßnahmen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass Temperaturstress einen Einfluss auf die Immunantwort der Flusskrebse hat. In diesem Forschungsprojekt testen wir die generelle Hypothese, dass der Klimawandel je nach klimatischer Herkunft des A. astaci-Stammes unterschiedliche Auswirkungen auf die Krankheitsdynamik der Krebspest in diesem Wirt-Pathogen-Modellsystem hat. In drei Arbeitspaketen untersuchen wir in vitro und in vivo den Einfluss von Temperaturstress auf die Virulenz von A. astaci sowie auf den Immunstatus der Flusskrebse. Das Wissen, welche Temperaturen die höchste Pathogen-Virulenz und den größten Wirt-Immunstress hervorrufen, wird dann für Kreuzinfektionsversuche unter verschiedenen Temperaturregimen genutzt. Wir infizieren Edelkrebse mit A. astaci-Stämmen unter Temperaturbedingungen, die bei Edelkrebsen Immunstress verursachen, aber für einen bestimmten Krebspest-Stamm optimal sind, und umgekehrt, d. h. ein Infektionsexperiment unter Temperaturbedingungen, die für Edelkrebse optimal, für den jeweiligen A. astaci-Stamm aber suboptimal sind. Wir bewerten das Ergebnis dieser kontrollierten Infektionsexperimente, indem wir die Krankheitsdynamik des Wirts, die Pathogenbelastung im Wirt, und die Genexpression für ausgewählte Zielgene in Wirt und Pathogen aufzeichnen. Mit den Ergebnissen dieser Experimente sind wir in der Lage, die Auswirkungen erhöhter Temperaturen auf die Wirts-Pathogen-Dynamik in diesem Modellsystem unter zukünftigen Klimaveränderungen zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen