Neue Erkenntnisse zur Phänotypenvariation bei der Großen Pechlibelle
Der Phänotyp eines Organismus beschreibt die physische Erscheinungsform eines bestimmten genetischen Merkmals. Auf welcher genetischen Basis die Phänotypenvariation stattfindet, gibt den Biologen allerdings bisher größte Rätsel auf. Anhand genetischer Kopplungskarten der Population einer Art können Lage und Abstand bekannter Gene zueinander auf dem Chromosom dargestellt werden, was vor allem wichtig ist, wenn der Phänotyp mit der genetischen Konstitution eines Organismus in Verbindung gebracht werden soll, dem so genannten Genotypen. Genetische Kopplungskarten geben auch Aufschluss über die evolutionäre Entwicklung eines Organismus, um Gene für ökologisch wichtige Merkmale wie Farbpolymorphismen zu finden und um die Folgen variierender Anordnungen von Genen auf dem Chromosom zu untersuchen. Polymorphismen, d.h. zwei oder mehr deutlich unterscheidbare Phänotypen, die in der gleichen Population einer Art auftreten, wurden an der Großen Pechlibelle (Ischnura elegans) im Rahmen des EU-finanzierten Forschungsprojekts COLOURFUL GENES untersucht. I. elegans zeigt Farbpolymorphismen bei Weibchen mit einem Androchrom, einem Männchen-ähnlichen Morph und zwei Weibchen-spezifischen Morphen. Das Projektteam erstellte die erste Kopplungskarte der Großen Pechlibelle und kartierte den begrenzten Farbpolymorphismus bei Weibchen. Für die Genotypisierung von Männchen und Larven ohne Farbpolymorphismus wurde ein spezieller Marker entwickelt. Weiterhin wurde anhand von DNA-Sequenzen (so genannten Mikrosatelliten) und Kopplungskarte die Bedeutung des Genflusses (Ortsveränderung von Genen) in der I. elegans-Population untersucht, wenn dieser Polymorphismus bei der Großen Pechlibelle erhalten bleibt. Entwickelt wurden mehrere spezifische Mikrosatelliten, die nach dem Test in die erste Kopplungskarte für Odonata eingehen, dem wissenschaftlichen Namen für fleischfressende Insekten, zu denen auch Libellen- und Prachtlibellen gehören. Die Mikrosatellitenanalyse wurde für Hybridisierungsstudien zwischen I. elegans und deren Schwesterart in Südeuropa eingesetzt. Viele Einzeltiere wurden anhand einer großen Anzahl zusätzlicher Marker unter Einsatz von RAD (restriction site-associated DNA)-Sequenzierung genotypisiert. Eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) untersuchte genetische Varianten zwischen verschiedenen Gruppen von Einzeltieren, wobei jede Gruppe einer der drei weiblichen Farbmorphen entsprach. (SNP)-(Einzelnukleotid-Polymorphismus) sowie Genomanalysen gaben Aufschluss über den Genfluss zwischen natürlichen Populationen. Ein Bericht zu vergleichenden Genomanalysen steht kurz vor der Veröffentlichung, und mehrere andere Berichte erschienen bereits in einer renommierten Fachzeitschrift. Das Projekt COLOURFUL GENES kombinierte hochmoderne molekulare Techniken und ökologische Forschungen und leistete damit einen wichtigen Beitrag zur Förderung wissenschaftlicher Exzellenz in der Molekulargenetik und Evolutionsbiologie.
