Symbiotische Entgiftung in Fichtenrüsselkäfern

Neben der Vielzahl von Funktionen in der Ernährung ihrer Wirte könnten bakterielle Symbionten auch zur Entgiftung pflanzlicher Sekundärmetabolite beitragen, aber eine experimentelle Unterstützung dieser Hypothese steht noch aus. Wir versuchen, diese Lücke zu füllen, indem wir das Potenzial der mikrobiellen Gemeinschaft von Fichtenrüsselkäfern (Hylobius abietis) zum Abbau toxischer Terpene untersuchen. Dieser Käfer ist ein Forstschädling in Europa, der an Rinde und Leitbündeln von Fichten und Kiefern frisst. Er verbringt sein gesamtes Leben in engem Kontakt mit Terpenen, der wichtigsten Gruppe chemischer Verteidigungssubstanzen von Nadelbäumen. Andere Insekten sind höchst sensitiv gegenüber diesen Substanzen, die oft abschreckend wirken und irreparablen Schaden am Nervensystem und der Darmwand bei diesen anrichten könnten. Für den Fichtenrüsselkäfer stellen sie aber offenbar überhaupt kein Problem dar. Wir untersuchen, wie Hylobius abietis mit Terpenen in seiner Nahrung umgeht und ob seine mikrobielle Darmgemeinschaft an der Entgiftung dieser Substanzen beteiligt ist. Wir verwenden kultivierungsbasierte und molekulare Methoden zur Charakterisierung der Mikroorganismen im Käferdarm, sowie metabolische und genomische Analysen zur Untersuchung ihrer Funktion. Diese Untersuchungen könnten zeigen, wie Insekten mithilfe symbiotischer Mikroorganismen mit pflanzlichen Verteidigungssubstanzen umgehen und wie Symbiosen zur Erschließung neuer ökologischer Nischen beitragen können.

Beteiligte Forscher:
Aileen Berasategui (MPICE), Martin Kaltenpoth, in Kooperation mit Jonathan Gershenzon und Axel Schmidt (MPICE)

Ausgewählte Publikationen:

Berasategui, A., Salem, H., Paetz, C., Santoro, M., Gershenzon, J., Kaltenpoth, M., Schmidt, A. (2017), Gut microbiota of the pine weevil degrades conifer diterpenes and increases insect fitness. Molecular Ecology 26 (15): 4099-4110.

Berasategui, A., Axelsson, K., Nordlander, G., Schmidt, A., Borg-Karlson, A.-K., Gershenzon, J. Terenius, O., & Kaltenpoth, M. (2016) The gut microbiota of the pine weevil (Hylobius abietis, Coleoptera: Curculionidae) is similar across Europe and resembles that of other conifer-feeding beetles. Molecular Ecology 16: 4014-4031.