Chemische Ökologie und molekulare Evolution der chemischen Abwehr herbivorer Insekten mit Wehrstoffen pflanzlichen Ursprungs

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Spezialisierte phytophage Insekten aus taxonomisch so verschiedenen Ordnungen wie Lepidopteren und Coleopteren können die als chemische Wehrstoffe von Pflanzen gebildeten PyrrolizidinAlkaloide (PAs) mit der Nahrung aufnehmen, speichern und zum eigenen Schutz einsetzen. Während die Chemie der PAs und ihre Rolle in der Verhaltensbiologie der Insekten recht gut untersucht sind, wissen wir wenig über die biochemischen Mechanismen, die es Insekten erlauben, mit den toxischen PAs umzugehen. Ziel des Vorhabens ist es, diese Mechanismen verstehen zu lernen. Ein Teilprojekt beschäftigt sich mit der in PA-adaptierten Lepidopteren entdeckten Senecionin-N-Oxygenase (SNO). Die SNO wandelt die toxische tertiäre Form der PAs in ihre nicht toxischen N-Oxide um. Das Enzym kommt nur in PA-adaptierten Insekten vor; es muß im Zuge der evolutiven Anpassung der Insekten an PA-Pflanzen rekrutiert und optimiert worden sein. Die SNO ist kloniert, sie soll nun vergleichend studiert werden. Wir erwarten uns Aussagen zur Mechanistik der funktionellen Anpassung und den Ursprung der Wechselbeziehung zwischen Insekten und PA-führenden Pflanzen. Spezialisierte Blattkäfer mit ganz anderen biochemischen Strategien im Umgang mit pflanzlichen PAs werden als weiteres Modell bearbeitet.