Insect cuticle lipid formation and the impact of cuticle lipids on insect ecological adaptability

15.01.2018 bis 14.01.2021

Kutikulalipide sind essentielle Komponenten einer zweiseitigen Haut-Barriere, die sowohl gegen Wasserverlust als auch gegen das Eindringen von Xenobiotika das Überleben in einer potential feindlichen Umwelt sichert. Bedingt durch ihre Funktion spielen Kutikulalipide eine wichtige Rolle in der ökologischen Anpassungsfähigkeit der Insekten. Trotz dieser Wichtigkeit ist relativ wenig über die molekularen und genetischen Aspekte der Kutikulalipid-Biologie bekannt. Dieser Umstand verhindert unter anderem die Entwicklung von grünen, ökologisch verträglichen Technologien der Schädlingsbekämpfung, die auf die Kutikulalipid-Funktion zielen. In diesem Antrag wollen wir anhand des Schädlings Wanderheuschrecke (Locusta migratoria) und des Model-Insekts Drosophila melanogaster (Taufliege) die folgenden fundamentalen Ansätze untersuchen: 1) Untersuchungen der regionalen Verteilung, der Zusammensetzung und der Eigenschaften der Kutikulalipide in Farbstoff-Penetrations-Versuchen durch Gas-Chromatographie-Massen-Spektrometrie; 2) Identifizierung der Gene von Schlüsselenzymen der Lipid-Biosynthese durch RNA Interferenz (RNAi) in der Wanderheuschrecke und in genetischen Versuchen mit der Taufliege (Mutationen, RNAi und UAS-Gal4 Expressionssystem); 3) Kombination von genetischen, histo-chemischen, mikroskopischen und ultra-strukturellen Techniken um die molekularen Mechanismen der Kutikulalipid Verteilung und der Bildung der kutikulären, Lipid-transportierenden Porkanäle zu analysieren; 4) Analyse der Mechanismen, wie Schlüsselenzyme der Kutikulalipid Biologie die Anpassungsfähigkeit von Insekten unter verschiedenen Umweltbedingungen beeinflussen. Zusammengefasst werden wir mit diesen vier Ansätzen die molekularen Prozesse der Kutikulalipid-Biosynthese und des Kutikulalipid-Transports verstehen, und lernen wie die Verteilung und die Zusammensetzung der Kutikulalipide die ökologische Anpassungsfähigkeit von Insekten bedingen. Schließlich erwarten wir, dass unsere Daten verwendet werden können, um basierend auf die Kutikulalipid Biologie neue ökologisch vertretbare Strategien zur Schädlingsbekämpfung zu entwickeln.