Ökologie und molekulare Regulation einer Verteidigungssymbiose in Wollkäfern

Wollkäfer der Unterfamilie Lagriinae sind polyphage Insekten mit einer weiten Verbreitung in den Tropen und temperaten Regionen. Frühe morphologische Untersuchungen wiesen auf das Vorhandensein spezialisierter Organe am weiblichen Reproduktionstrakt und in der Dorsalregion von Larven hin, die symbiotische Bakterien beinhalten. Wir konnten diese Symbionten als Burkholderia gladioli (β-Proteobacteria) identifizieren und ihre vertikale Transmission vom Reproduktionstrakt der Weibchen über die Eioberfläche in die Dorsalorgane der Larven bestätigen. Manipulative Experimente durch Entfernung der Symbionten deuten darauf hin, dass die Bakterien eine Schutzfunktion gegen Pathogene auf der Eioberfläche ausüben. Dies unterstreicht das Potential symbiotischer Mikroorganismen, junge und vor allem unbewegliche Entwicklungsstadien ihres Wirtes gegen Antagonisten zu schützen. Momentan untersuchen wir die chemische und molekulargenetische Basis der Schutzwirkung dieser Bakterien und die Bedeutung der Wirtspflanzen des Käfers für den horizontalen Austausch der Symbionten.

Beteiligte Forscher:
Laura Flórez, Martin Kaltenpoth, Rebekka Janke, Ramya Ganesan

 

 

 

Die Bilder zeigen verschiedene Lebensstadien von Lagria villosa Käfern (Fotos: Rebekka Janke), und Fluoreszenz in situ Hybridisierung von Burkholderia: symbiotische Bakterien in akzessorischen Drüsen von L. villosa Weibchen (Foto: Paul Gaube/Laura Flórez).

 

Ausgewählte Publikationen:

Flórez, L. V., Scherlach K., Miller, I. J., Rodrigues, A., Kwan, J. C., Hertweck, C., Kaltenpoth, M. (2018). An antifungal polyketide associated to horizontally acquired genes supports symbiont-mediated defense in Lagria villosa beetles. Nature Communications. 9, 2478.

Dose, B., Niehs, S. P., Scherlach, K., Flórez, L. V., Kaltenpoth, M., & Hertweck, C. (2018). Unexpected Bacterial Origin of the Antibiotic Icosalide: Two-Tailed Depsipeptide Assembly in Multifarious Burkholderia Symbionts. ACS Chemical Biology. 13(9), 2414–2420.

Gaube, P., Kaltenpoth, M. and Flórez, L. V. (2017). Infection of soybean plants with the insect bacterial symbiont Burkholderia gladioli and evaluation of plant fitness. Bio-protocol 7(24): e2663.

Flórez, L. V. and Kaltenpoth, M. (2017). Symbiont dynamics and strain diversity in the defensive mutualism between Lagria beetles and Burkholderia. Environ Microbiol. 19, 3674-3688.

Flórez, L. V., Scherlach, K., Gaube, P., Ross, C., Sitte, E., Hermes, C., Rodrigues, A., Hertweck, C. & Kaltenpoth, M. (2017). Antibiotic-producing symbionts dynamically transition between plant pathogenicity and insect defensive mutualism. Nature Communications, 8: 15172.