L-1: TAXON-ÜBERGREIFENDE GENOMISCHE GRUNDLAGEN KLIMARELEVANTER FITNESSMERKMALE

Projektgruppenleiter:
Prof. Dr. Markus Pfenninger

Die Überlebensfähigkeit von Arten unter veränderten klimatischen Bedingungen hängt sowohl von der physiologischen Fähigkeit zur Anpassung durch Regulierung der Transkription relevanter Gene als auch von der evolutionären Anpassungsfähigkeit durch das Vorhandensein funktionaler Varianten wichtiger Gene ab. Das Wissen über die funktionalen genetischen Potenziale und Grenzen klimatisch bedingter Ausbreitungen ist daher von unschätzbarem Wert für die Vorhersage der Reaktionen von Organismen auf ein verändertes Klima.

Mittels Anwendung von Techniken der Genomforschung wollen wir einige der für Klimatoleranz und Anpassungsfähigkeit wichtigen Gene und Stoffwechselwege bei ökologisch und/oder ökonomisch relevanten Organismen (z.B. der Zuckmücke Chironomus riparius, der Schlammschnecke Radix balthica, dem Wasserfloh Daphnia galeata) sowie bei gesundheitlich relevanten Spezies (z.B. Tigermücke Aedes albopictus, Malaria übertragende Anopheles-Arten) identifizieren, um funktionale Gemeinsamkeiten bzw. Unterschiede der Klimatoleranz über Taxa und Ökosysteme aufzudecken.

Dazu werden Populationen entlang eines Klimagradienten besammelt und in common-garden-Experimenten definierten Klimabedingungen ausgesetzt. Die Untersuchung qualitativer und quantitativer Unterschiede in der Genexpression mit Hilfe von Expressed Sequence Tags, Serieller Analyse der Genexpression mit Pyrosequenzierung und DNA-Micorarray-Chips erlaubt die Identifikation sowohl phänotypisch unterschiedlich exprimierter Gene (phänotypische Plastizität) als auch klimatisch selektierter Gene bzw. Genexpressionsmuster. Durch den vergleichenden, breiten taxonomischen Ansatz werden grundlegende, alle Organismen betreffende molekulare Mechanismen der Klimaanpassung identifiziert. Die Kenntnis der klimarelevanten Gene bzw. Stoffwechselwege ermöglicht dann die gezielte Untersuchung natürlicher Populationen auf vorhandene genetische Variation und somit auf ihr evolutionäres Klimaanpassungspotential.

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