Die Evolution von Pheromonen in der Gattung Leptopilina (Hymenoptera: Figitidae), einem Parasitoiden von Drosophila

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Johannes Stökl
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200553886

Der Ursprung und die Evolution von Pheromonen ist eine der wichtigsten Fragen in der chemischen Ökologie. In den letzten Jahren gab mir eine Förderung durch die DFG die Möglichkeit, die chemische Ökologie der parasitischen Wespe Leptopilina heterotoma (Hymenoptera, Figitidae), einem Parasitoiden von Drosophila, zu untersuchen. Diese Wespe ist einer der seltenen Fälle von dreifacher semiochemical parsimony, also der mehrfachen Verwendung einer chemischen Substanz, und ein Paradebeispiel für die Evolution eines Pheromons aus einer Substanz zur Verteidigung. Weibchen von L. heterotoma produzieren (-)-Iridomyrmecin, und geringe Mengen einiger anderer Iridoide, und verwenden diese zur chemischen Abwehr, von z.B. Ameisen. Außerdem verwenden die Weibchen (-)-Iridomyrmecin als chemischen Reiz, um die Konkurrenz mit anderen Weibchen zu reduzieren. Schlussendlich verwenden die Weibchen (-)-Iridomyrmecin auch noch als Hauptbestandteil ihres Sexualpheromons. Die Daten sprechen dafür, dass (-)-Iridomyrmecin ursprünglich zur Verteidigung evolvierte und erst später kam die Verwendung als Pheromon hinzu.Dieses Projekt soll die Arbeit aus meinem derzeitigen DFG Projekt fortsetzen und erweitern. Im ersten Teil des Projektes werde ich die Verwendung von Iridoiden zur chemischen Verteidigung, als Reiz zur Vermeidung von Konkurrenz und als Sexualpheromon in mehreren Arten von Leptopilina und in Außengruppen untersuchen. Diese Daten möchte ich mit einer molekularen Phylogenie kombinieren, um die Evolution der chemischen Ökologie dieser Arten besser zu verstehen.Im zweiten Teil des Projektes werde ich die stereospezifische Wahrnehmung von (-)-Iridomyrmecin untersuchen. Das Molekül von (-)-Iridomyrmecin besitzt vier Stereozentren und somit gibt es 16 Stereoisomere von Iridomyrmecin. Aus Verhaltensexperimenten wissen wir, dass die Männchen von L. heterotoma zwischen (-)- und (+)-Iridomyrmecin unterscheiden können. Ich plane, die olfaktorischen Sensillen für (-)-Iridomyrmecin auf den Antennen der L. heterotoma mittels elektrophysiologischer Ableitungen zu identifizieren und die Verteilung der Sensillen auf den Antennen zu untersuchen. Zusätzlich werde ich das Transkriptom der Antennen der Männchen analysieren, mit dem Ziel die olfaktorische Rezeptoren zu identifizieren.Zusätzlich zur spezifischen Wahrnehmung durch die Männchen, muss (-)-Iridomyrmecin vom Weibchen auch enantiospezifisch produziert werden. Im dritten Teil des Projektes werde ich daher damit beginnen, den Biosyntheseweg von (-)-Iridomyrmecin aufzuklären. Mit markierten Substanzen werde ich zuerst bestätigen, dass die Iridoid-Synthese bei L. heterotoma dem gleichen Syntheseweg wie bei anderen Insekten folgt. Im zweiten Schritt werde ich im Transkriptom der Mandibeldrüse von Weibchen nach potentiellen Iridoid Synthasen suchen.Ich bin davon überzeugt, dass die Ergebnisse aus diesem Projekt wird wesentlich zu unserem Verständnis der Evolution der chemischen Kommunikation bei Insekten beitragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen