Pheromone communication in the model organism Nasonia vitripennis

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim Ruther
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 129126435

Die Erzwespe Nasonia vitripennis (Nv) ist der Modellorganismus für das Studium der Biologie von parasitischen Wespen. Pheromone sind an der sexuellen Kommunikation dieser Art auf verschiedenen Ebenen beteiligt. Männchen produzieren ein Sexualpheromon in ihrer Rektalblase, welches aus (4R,5S)- (= RS) und (4R,5R)- (= RR) 5-Hydroxy-4-decanolid (HDL) sowie 4-Methylchinazolin (MQ) besteht und äußerst attraktiv auf unverpaarte Weibchen wirkt. In der Verlängerungsphase dieses Projektes werden wir einige 13C-Markierungsexperimente durchführen, um offene Fragen zum HDL-Biosyntheseweg in Nv zu beantworten. Weiterhin werden wir die Pheromonkommunikation von Nv unter naturnahen Bedingungen durch detaillierte Verhaltensbeobachtungen in Mikrokosmosexperimenten studieren. Alle anderen Nasonia-Arten produzieren nur RS und MQ in ihrer Rektalblase, was darauf hindeutet, dass dies der anzestrale Pheromonphänotyp in dieser Gattung ist. Durch Paarungsversuche zwischen Nv und der sympatrischen Art N. giraulti (Ng) wollen wir untersuchen, ob sich RR bei Nv aufgrund von Fitnesskosten evolviert hat, die aus interspezifischen Verpaarungen resultieren, da die resultierenden Embryonen in der Natur nicht lebensfähig sind (Wolbachia). Im Besonderen wollen wir hierbei die Hypothese überprüfen, dass sich das Sexualpheromon von Ng primär nicht an konspezifische, sondern an Weibchen von Nv richtet, um diese als Konkurrenten für die Weibchen der eigenen Art zu schwächen. Während der Balz geben Nv-Männchen ein Aphrodisiakum aus einer oralen Drüse auf die Antennen der Weibchen ab, welches bei diesen Paarungsbereitschaft auslöst. Die Stoffe, die daran beteiligt sind, sollen identifiziert werden. Der Kontakt der Weibchenantennen mit dem Aphrodisiakum bewirkt, dass diese nicht mehr auf HDL reagieren. Dieses Abschalten der Verhaltensreaktion der Weibchen soll genutzt werden, um die Bioaktivität während der Extraktions- und Fraktionierungsschritte bei der Pheromonidentifizierung zu verfolgen. In einem weiteren Teilprojekt werden wir die chemische Basis der so genannten Local Mate Competition untersuchen. Wir wollen Semiochemikalien identifizieren und charakterisieren, die von Nv-Weibchen genutzt werden, um die Zahl eierlegender Weibchen auf einem Wirts-patch abzuschätzen. Es ist bekannt, dass Nv-Weibchen diese Information nutzen, um das Geschlechterverhältnis ihrer Nachkommen (Anteil Söhne) an das zu erwartende Ausmaß von Konkurrenz um Paarungspartner anzupassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen