Entwicklungsgenetische Untersuchungen zur Embryonalentwicklung und Metamorphose des Pedipalpus anhand der Spinne Parasteatoda tepidariorum (C. L. Koch, 1841)

• Antragsteller: Professor Dr. Nikola-Michael Prpic-Schäper
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253504404

Der Pedipalpus bei Spinnen ist ein vielseitiger Gliedmaßentypus, der u. a. bei der Nahrungsaufnahme, der Sinneswahrnehmung oder bei der Paarung wichtig ist. Der Pedipalpus spielt daher bei der evolutionären Anpassung und bei der Artbildung bei Spinnen eine wichtige Rolle. Die genetischen Grundlagen der Pedipalpenentwicklung und -metamorphose sind jedoch nicht sehr gut untersucht. Daher kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Anteil der Entwicklungsmechanismen an der Evolution des Pedipalpus und seiner morphologischen Abwandlung nicht beurteilt werden. Das Ziel des Vorhabens ist es daher Gene zu ermitteln, die eine Rolle bei der Pedipalpenbildung im Embryo und bei der Metamorphose der Pedipalpen in den postembryonalen Stadien der Spinne Parasteatoda tepidariorum haben, und danach deren Funktion in diesen Prozessen zu untersuchen. Das Vorhaben ist in zwei sich ergänzende Unterprojekte unterteilt. Unterprojekt 1 beschäftigt sich mit dem Anteil embryonaler Entwicklungsvorgänge an der Pedipalpenmorphologie. Dabei wird von zwei bereits vorhandenen RNA-Interferenz (RNAi) vermittelten Phänotypen Gebrauch gemacht, die einserseits zum embryonalen Verlust der Pedipalpen führen (labial-1 RNAi), andererseits zur embryonalen Verdopplung der Pedipalpen führen (Deformed RNAi). Vergleichende Analysen der Genexpression in den embryonalen Transkriptomen von labial-1 RNAi-Tieren und Deformed RNAi-Tieren, mit dem embryonalen Transkriptom wildtypischer Tiere ergibt dann einen Satz an Genen, die für die embryonale Pedipalpenbildung benötigt werden. Unterprojekt 2 beschäftigt sich mit dem Anteil postembryonaler Entwicklungsvorgänge an der Pedipalpenmorphologie. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Bildung des Bulbusapparats, eine auf das Männchen beschränkte Struktur, die der Spermaübertragung dient und die sich in einem Metamorphoseprozess vor der letzten Häutung bildet. Die vergleichende Analyse der Genexpression in Pedipalpengewebe von Männchen vor, während und nach der Metamorphose und der Vergleich mit Pedipalpengewebe von gleichaltrigen weiblichen Tieren ergibt einen Satz an Genen, die an der Kontrolle der Pedipalpen-Metamorphose und an der Festlegung der Form und Größe des Bulbusapparats beteiligt sind. Die Funktion dieser Gene wird mittels RNAi untersucht werden, wofür auch eigens eine abgewandelte Form der postembryonalen RNAi entwickelt wurde, die im Besonderen die Metamorphose des Pedipalpus beeinflusst. Gene, die in Parasteatoda tepidariorum einen besonders interessanten RNAi-Phänotypen hervorrufen, werden, um einen vergleichenden Aspekt einzubringen, auch in der nahe verwandten Art Parasteatoda lunata untersucht, die sich jedoch in der Morphologie des Bulbusapparats von ihr unterscheidet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen