Zusammenhang zwischen Farbmorphen bei Korallen, thermischer Toleranz und genomischer Variation (COLORCODE)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Rachel Alderdice; Professor Christian Voolstra, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556898079

Die Korallenbleiche, d.h. der Verlust endosymbiontischer, photosynthetischer Algen, macht Korallen weltweit zu schaffen und wird durch die Erwärmung der Ozeane weiter vorangetrieben. Allerdings sind nicht alle Korallen gleichermaßen bleichanfällig und es ist nicht vollständig geklärt, warum einige Genotypen weniger anfällig sind als andere. In der Regel wird die Korallenbleiche durch Hitze- und Lichtstress in den Sommermonaten ausgelöst. Während dieser Zusammenhang in der früheren Literatur gebührend berücksichtigt wurde, konzentrieren sich die meisten experimentellen Studien zur Korallenbleiche heute hauptsächlich auf die Auswirkungen von Wärmestress und vernachlässigen dabei die erheblichen Einflüsse von Licht (und UV-Strahlung). Diesbezüglich ist es relevant, dass Korallen eine Vielzahl von Fluoreszenz- und Chromoproteinen (sog. “host pigments”) exprimieren, die visuell unterschiedlichen Farbmorphen zugrunde liegen und funktional im Zusammenhang mit Lichtschutz, Wärmedissipation und antioxidativer Aktivität stehen. Darauf basierend kann die Hypothese gestellt werden, dass Unterschiede in der Diversität und Zusammenstellung der "host pigments" zu inter- und intraspezifischen Unterschieden in der Wärmetoleranz von Korallen beitragen können und zu unterschiedlichen Bleicheanfälligkeiten führen. In dieser Studie schlagen wir vor, zu untersuchen, wie Unterschiede in der Wärmetoleranz mit der Vielfalt der Farbmorphen, den zugrunde liegenden “host pigments” und den assoziierten endosymbiontischen Algen zusammenhängen, und ob diese Unterschiede sich auf genetische Muster zurückführen lassen. Um dies zu beantworten, schlagen wir vor, (i) die Zusammensetzung der "host pigments" visuell unterschiedlicher Farbmorphen artverwandter Korallen an einem gemeinsamen Riffstandort mittels eines mobilen Spektralphotometers zu messen, (ii) ihre Wärmetoleranzschwellen durch standardisierte Kurzzeit-Hitzestresstests zu bestimmen, (iii) die Zusammensetzung der assoziierten endosymbiontischen Algengemeinschaft zu analysieren und (iv) die Anfälligkeit für Sommerbleichen in situ zu überwachen. Um des Weiteren Einblicke in die genetischen Grundlagen zu erhalten, möchten wir die Genome repräsentativer Kolonien der verschiedenen Farbmorphen sequenzieren, um (v) strukturelle Varianten (z.B. Promotorenindels oder Genduplikationen) zu identifizieren. Neben der Aussicht auf ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen, die zu inter- und intraspezifischen Unterschieden in der Wärmetoleranz führen, könnten die Farbmorphen der Korallen als einfache, aber aussagekräftige "Biomarker" dienen, um wärmetolerante bzw. -resistente Korallenkolonien zu identifizieren. Die Ergebnisse dieser Forschung könnten dazu beitragen, die Folgen von Korallenbleichen präziser vorherzusagen und die Wiederherstellung von Korallenriffen zu unterstützen, indem gezielt Kolonien mit erhöhter Stressresistenz mittels ihrer farbmorphologischen Ausprägung ausgewählt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen