Kleptoplastie in Sacoglossa (Heterobranchia, Gastropoda) - ein zellulärer, histochemischer und genomischer Ansatz zur aufklärung dieses Phänomens

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Thomas Bartolomaeus; Professorin Dr. Gabriele M. König; Professorin Dr. Gela Preisfeld; Professorin Dr. Heike Wägele
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280302282

Sacoglossa (Heterobranchia) fressen Algen, wobei einige Vertreter deren Chloroplasten (cps) über Wochen und Monate einlagern und gleichzeitig lange Hungerphasen überstehen. Ein horizontaler Gentransfer zwischen dem Algenkerngenom und dem Schneckenkerngenom konnte mit Hilfe von Transkriptomanalysen ausgeschlossen werden. Somit kann die Ausdauerfähigkeit eingelagerter cps nicht mehr genetisch erklärt werden. Es gilt nun besondere Eigenschaften der cps und der Schnecken aufzudecken, die dieses einzigartige Phänomen innerhalb der Metazoa erklären könnten. Zahlreiche Informationen zu Verwandtschaftsbeziehungen, zur Nahrungsspezifität, Verhalten der Schnecken und deren Fähigkeit, Photosynthese zu betreiben, liegen mittlerweile vor. Sie erklären zumindest einige Faktoren der Chloroplastenausdauer und der Überlebensfähigkeit der Schnecken. Allerdings gibt es nach wie vor nur wenige Studien, die das Phänomen auf zellulärer Ebene analysieren. Frühere, auch eigene Ergebnisse zeigen, das nur bestimmte Chloroplastentypen überleben. Weiterhin haben wir zeigen können, dass das Schicksal der cps in den Mitteldarmdrüsenzellen abhängig vom Hungerzustand, von der Nahrungsverfügbarkeit und von ontogenetischen Phasen ist. Daher wollen wir die Vorgänge der cp Einlagerung auf zellulärer Ebene und die Rolle der cps in den Schneckenzellen näher untersuchen, um ihren Beitrag zur langfristigen Ernährung der Schnecken und damit zum Überleben während langer Hungerperioden, zu verstehen. Zur Klärung der Frage der cp Einlagerung wenden wir Methoden der Ultrastrukturforschung, Immunohistochemie und konfokalen Lasermikroskopie an. Zur Quantifizierung des Beitrages der cps als Nahrungsdepot arbeiten wir morphometrisch, biochemisch und mit Hilfe quantitativer DNA und RNA Analysen. Genexpressionsanalysen sollen Aufschluss über das physiologische Verhalten während der verschiedenen Hungerphasen geben. Die Untersuchungen werden an den Schwesterarten Elysia timida und E. cornigera durchgeführt, die beide Acetabularia als ausschließliche Nahrung verwenden. E. timida lagert cps über Wochen ein, E. cornigera dagegen nur wenige Tage.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Dr. Alexander Donath