Die Geheimnisse der Hummelreproduktion: Identifizierung von Schlüsselpheromonen und den neuronalen Mechanismen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Schmitt
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569033645

Insekten verwenden spezifische chemische Verbindungen, um ihren Fortpflanzungsstatus zu signalisieren und das andere Geschlecht zur Paarung anzulocken. Abgesehen von einigen wenigen Taxa - hauptsächlich bei Diptera (Fruchtfliegen) und Lepidoptera (Nachtfalter) - ist die sexuelle Kommunikation von Insekten jedoch nach wie vor kaum verstanden. Dies gilt sowohl für die chemische Natur der Pheromone als auch für die neurobiologischen Mechanismen, die zum Paarungsverhalten führen. Die Erdhummel (Bombus terrestris) ist ein wichtiger Bestäuber in gemäßigten Klimazonen. Die Männchen produzieren ein Pheromon, das Objekte entlang der Flugrouten markiert und sowohl Männchen als auch jungfräuliche Königinnen anlockt. Während viele Verbindungen aus der männlichen Labialdrüse bereits identifiziert wurden, sind einige noch unbekannt. Jungfräuliche Königinnen produzieren ebenfalls ein Sexualpheromon, das aktiv über ihre Kutikula verteilt wird. Es wird angenommen, dass epidermale Drüsen zu diesem Pheromon beitragen, aber die beteiligten Chemikalien sind noch unklar. Folglich ist das gesamte Spektrum der für die sexuelle Anziehung relevanten Verbindungen, die Prozesse, durch die sie von männlichen und jungfräulichen Hummelköniginnen erkannt werden, sowie die Verarbeitung dieser Signale im Gehirn zur Auslösung des Sexualverhaltens noch immer kaum bekannt. Das Projekt Bumble-Date zielt darauf ab, herauszufinden, wie Hummeln Sexualpheromone für die Fortpflanzung nutzen. Zunächst werden wir eine umfassende chemische Analyse der Pheromone von Männchen und Königin durchführen (WP1). Dann werden wir durch die Kopplung von chemischer Trennung und elektrophysiologischen Aufzeichnungen von der Antenne des Insekts (GC-EAD) die Verbindungen identifizieren, die von den Sexualorganismen im Vergleich zu den Arbeiterinnen stärker wahrgenommen werden (WP2). Anschließend werden wir mit Hilfe unserer Kenntnisse über die Neuroanatomie des Hummelgehirns, die wir durch immunhistochemische Färbungen, konfokale Bildgebung und 3D-Rekonstruktionen erlangen werden (WP3), in vivo Kalziumbildgebung durchführen, um die durch Geruch ausgelösten Reaktionen auf männliche und weibliche Pheromone im Antennenlappen - dem primären Geruchszentrum im Insektengehirn - bei Männchen, Königinnen und Arbeiterinnen zu untersuchen (WP4). Außerdem werden wir Verhaltensexperimente durchführen (einschließlich Experimente zur Anlockung und Beobachtung der Kopulation), um die Rolle der Extrakte und ihrer Hauptbestandteile für das Paarungsverhalten von Hummeln zu demonstrieren (WP5). Insgesamt wird dieses Projekt ein umfassendes Verständnis der Sexualpheromonkommunikation bei einer wichtigen Bestäuberart liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jean-Christophe Sandoz