Die Evolution der Xylophagie in Bockkäfern: Vielfalt, Entwicklungsgeschichte und funktionelle Charakterisierung pflanzliche Zellwand abbauender Enzyme in Käfern der Familie Cerambycidae

• Antragsteller: Dr. Yannick Pauchet
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere ; Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386747961

Die charismatischen Bockkäfer (Coleoptera: Cerambycidae) gehören zur artenreichsten Gruppe Holz fressender (xylophager) Tiere weltweit. Die Larven dieser Käfer haben sich im Zuge der Evolution an das Leben und Wachstum im Holz, einer äußerst schwierigen und sub-optimalen Umgebung, angepasst. Sie müssen dabei mit den strukturellen Polysacchariden der pflanzlichen Zellwand, die den Großteil ihrer Nahrung ausmachen, zurechtkommen. Frühere Untersuchungen haben darauf hingewiesen, dass Bockkäferlarven unabhängig von Symbionten und mittels eigener, die pflanzliche Zellwand degradierende Enzyme (PCWDEs), Zellulose, Hemizellulosen und Pektine aufspalten können. Allerdings sind die zugehörigen Gene und deren Ursprung in dieser Käfergruppe weitgehend unbekannt. Durch Kombination von Genidentifikation mittels RNA-Seq basierter Sequenzierung von Mitteldarm-Transkriptomen, phylogenetischer Analysen und schnellem Screening der enzymatischen Aktivität heterolog exprimierter, korrespondierender cDNAs, ist es Ziel dieses Projektes PCWDE kodierende Gene zu identifizieren, charakterisieren und ihre evolutionäre Geschichte in Bockkäfern zu entschlüsseln. Diese Untersuchung wird Erkenntnisse darüber liefern wie Futterpflanzen und Fressverhalten die Zusammensetzung dieser Genfamilien während der Evolution der Bockkäfer beeinflusst und umgekehrt, wie PCWDEs zur Entstehung und Erhaltung der Biodiversität dieser Käferfamilie beigetragen haben. Zusätzlich eröffnet dieses Projekt die hochinteressante Möglichkeit, dass das Screening von Darm-Transkriptomen der Bockkäfer eine Alternative zu Mikroorganismen hinsichtlich der Entdeckung neuer und besserer PCWDEs für biotechnologische Anwendung im industriellen Maßstab, besonders für die Verbesserung der Biokraftstoff-Produktion aus pflanzlicher Biomasse, darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen