Zander (Sander lucioperca) ist auf dem Weg eine wichtige Zielart für die Aquakultur in Deutschland zu werden. Insbesondere die Produktion in geschlossenen Kreislaufanlagen (KLA), unter konstanten Umweltbedingungen und mit minimalem Wasseraustausch, birgt ein großes Potential. Die ganzjährige Bereitstellung von Satzmaterial für diese KLA ist noch ein limitierender Faktor, der jedoch durch die jahreszeitenunabhängige Reproduktion überwunden werden kann. Im Rahmen eines vorherigen DFG-Projektes wurde die endokrine Regulation der Gonadenreifung des Zanders unter veränderten exogenen Faktoren untersucht und ein Protokoll zur erfolgreichen photothermalen Induktion der Laichreife beschrieben. Dieses Protokoll wird jetzt in der betrieblichen Praxis angewandt.Im Rahmen dieses Erkenntnistransferprojektes untersuchen wir den Einfluss der photothermalen Induktionsmethode auf einschlägige Qualitätsparameter der Gameten und frühen Lebensstadien des Zanders. Durch eine Auswahl von biochemischen, enzymatischen und molekularbiologischen Markern und durch Wachstums- und Konditionsschätzer wollen wir herausfinden wie die Ei- und Spermienqualität und die Qualität der frühen Lebensstadien durch die wichtigsten Einflussgrößen aus dem Elterntierbestand determiniert werden. Wir vergleichen dazu den Einfluss der photothermalen Induktion mit dem Grad der Domestizierung, dem Grad der Prä-Ovulation und parentalen Effekten (größenspezifische maternale Effekte, Familienzusammensetzung, Laicherfahrung). Die Eizusammensetzung, Spermienmotilität und Fertilisationsraten geben damit ebenso Aufschluss über additive und nicht additive genetische Effekte, wie es Wachstums- und Expositionsversuche mit Larven und Juvenilen tun werden. Die Verbindung eines multifaktoriellen Versuchsplans mit der Verbindung von experimentellen und analytischen Ansätzen von den Elterntieren, über die Gameten hin zu den frühen Lebensstadien stellen ein bisher einmaliges Unterfangen zur Untersuchung der Reproduktionseigenschaften des Zanders und andere Fischarten dar.Ziel der Arbeit ist es grundlegende Qualitätsparameter für die Gameten und frühen Lebensstadien des Zanders mit den aktuell zur Verfügung stehenden Methoden zu beschreiben und die Wechselwirkungen der parentalen Effekte zu quantifizieren. Eine geeignete Auswahl von belastbaren und in der Praxis anwendbaren Qualitätsparametern, die einerseits auf die jeweiligen Einflussgrößen zurückzuführen sind und andererseits bei der Auswahl von geeigneten Elterntieren zur Reproduktion in KLA helfen, kann in das Bestandsmanagement aufgenommen werden und auf Grund dieser standardisierten Methoden können zukünftige Errungenschaften, insbesondere im Bereich der züchterischen Bearbeitung dieser Art, quantifiziert werden.
In der Frage niedriger Dosen ionisierender Strahlen besteht dringender Forschungsbedarf sowohl hinsichtlich der Dosis-Wirkungs-Beziehungen als auch hinsichtlich der biologischen Mechanismen. Es wurde deshalb ein Projekt initiiert, bei dem die Wirkungen niedriger Strahlendosen über die gesamte Lebensspanne in Mäusen beiderlei Geschlechts analysiert wird. Die Tiere wurden einmalig im Alter von 10 Wochen mit Dosen zwischen 0 Gy und 0,5 Gy (60Co) bestrahlt; zunächst wurden die Auswirkungen auf das Auge und das Verhalten der Mäuse sowie pathologische Veränderungen betrachtet. Zu 4 Zeitpunkten (4 und 24 Stunden sowie 12 und 18 Monate nach der Bestrahlung) wurden biologische Proben verschiedener Organe, Blut und Plasma gesammelt und eingelagert. Um die Frage der genetischen Empfindlichkeit zu untersuchen, wurden neben Wildtyp-Mäusen auch heterozygote Mutanten einbezogen; die Mutation betrifft Ercc2, ein Gen, das für eine ATP-abhängige DNA-Helikase kodiert, die an der allgemeinen Transkription und DNA Reparatur beteiligt ist. Vielfältige molekulare und 'OMICS'-Analysen einschließlich einer systembiologischen sind Gegenstand dieses Antrags. Das Ziel des Verbundes ist es, ein ganzheitliches Verständnis der Wirkung niedriger Dosen ionisierender Strahlen auf einen Säugetierorganismus zu erhalten. Dazu werden auch cardio-vaskuläre Effekte, pathologische Veränderungen verschiedener Organe wie Augen, Darm, Lungen, Leber, Niere und Milz sowie Untersuchungen am Blut und Plasma untersucht. In diesen Organen werden globale Genexpressionsdaten gewonnen, so dass wir organspezifische Antworten auf ionisierende Strahlung rekonstruieren und auf bekannte Signalwegen abbilden können, um die informativen Knoten des Netzwerkes zu erkennen. Die geplante Studie ist die erste systembiologische Studie, die die ganze Spannbreite der Antworten der Maus auf niedrige Dosen ionisierender Strahlung erfasst und zugleich Hinweise auf genetisch definierte Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit erlaubt.
Wirt-Parasit-Interaktionen sind Vorzeigemodelle für das Wettrüsten beider Interaktionspartner, angetrieben durch Koevolution. Das angeborene Immunsystem ist ein wichtiges zentrales Instrument im Kampf gegen Krankheitserreger und Parasiten. Darüber hinaus entwickelten soziale Insekten eine zusätzliche Art der Verteidigung auf Kolonieebene, die auch als 'soziale Immunität' bekannt ist. Antiparasitische Verhaltensweisen im Rahmen der 'sozialen Immunität' beinhalten auch prophylaktische und therapeutische Selbstmedikation. Honigbienen sind ein erstklassiges Modellsystem um Selbstmedikation zu studieren, da ihre Krankheitserreger sehr gut bekannt sind, sowie antimikrobielle Stoffe, die sie zur Prävention und Bekämpfung von Infektionen sammeln. Viele Bienenprodukte (Honig, Propolis und Geleé Royale) sind als antimikrobielle bzw. schützende Substanzen bekannt. Selbstmedikation durch das Sammeln verschiedener Produkte zur Aufrechterhaltung der Gesundheit lässt sich am besten mit Honig, dem Hauptkohlenhydratnährstoff von Honigbienen, erforschen. Viele unterschiedliche Faktoren beeinflussen die Eigenschaften von Honig. Im Mittelpunkt des Interesses bezüglich der gesundheitsfördernden Wirkung für Bienen, stehen aber eindeutig die florale Herkunft des Honigs und dessen antibiotische sekundäre Pflanzenmetabolite. Hier wollen wir die Auswirkungen der Selbstmedikation in einem umfassenden Forschungsprojekt ausgehend vom gesammelten Nektar auf Kolonieebene bis hin zur Immunantwort der individuellen Bienenlarve studieren. Wir konzentrieren uns dabei auf die Europäische Faulbrut, eine bakterielle Brutkrankheit von Honigbienen, als Modell-Erreger, um zu testen wie Honig von verschiedenen floralen Ursprung die Mechanismen der Selbstmedikation bei der Honigbiene steuern kann. Schlussendlich werden uns die Ergebnisse Einblicke in die biochemischen, genetischen und physiologischen Grundlagen sowie das Verhalten der Bienen bezüglich des beobachteten Mechanismus der Selbstmedikation und seines adaptiven Potentials im Wettrüsten zwischen Honigbienengesundheit und bakterielle Infektiosität ermöglichen.
Ziel des Vorhabens ist Etablierung der bei anderen Tierarten zur Verbesserung von Zuchtmerkmalen eingesetzten und als zukunftsweisend eingeschätzten genomische Selektion bei der Honigbiene - insbesondere zur Zucht auf Krankheitsresistenz. Hierbei sind die reproduktionsbiologischen und genetischen Besonderheiten dieser Spezies zu berücksichtigen. Neben der Modellentwicklung und des Designs eines alle Selektionsmerkmale abdeckenden SNP-Chips, soll auch die Möglichkeit der praxistauglichen Implementierung in die Bienenzucht erforscht und vorangetrieben werden. Als Grundlage für die genomische Selektion soll in Kooperation mit unserem Projektpartner ein SNP-Chip mit 80.000 bis 120.000 SNPs entwickelt werden, der es erlaubt die Resistenz gegen die Varroamilbe und andere Bienenkrankheiten im Rahmen der genomischen Selektion zu verbessern. Andere Zuchtmerkmale, wie Honigertrag, Sanftmut und Schwarmneigung sind hierbei zu berücksichtigen, da Rückschritte bei diesen Merkmalen von der Imkerschaft nicht in Kauf genommen werden. Allerdings müssen zur Erreichung dieser Ziele im Rahmen des Projekts geeignete Strategien und Methoden entwickelt oder bestehende an die reproduktionsbiologischen Besonderheiten der Honigbiene angepasst werden. Insbesondere ist hier die Integrierung der genomischen Informationen in die am LIB etablierte BLUP-Zuchtwertschätzung zu nennen. Die Identifizierung merkmalsbeeinflussender Regionen soll über SNP-Chip-Analysen Mutations- und Expressionsstudien an Völkern erfolgen, die extreme Merkmalsausprägungen aufweisen. Basierend auf den erzielten Ergebnissen, soll für die Imker anschließend ein wesentlich kleinerer und kostengünstigerer Chip entwickelt werden, der nur die für die Zucht wichtigsten SNPs enthält und damit aus kommerzieller Sicht das Hauptprodukt dieses Vorhabens darstellt.
Being in the right physiological and reproductive condition at the right time and place is an essential component for the fitness of an insect population. Insects use a genetically programmed period named diapause to synchronize their life histories. In this project, the genetic variation of diapause of the European spruce bark beetle, Ips typographus will be analyzed. Increases in temperature and progressively warmer springs permits more rapid rates of development in this spruce pest with the consequence of an increase in the number of generations per year in populations dominated normally by univoltine individuals. The method double digest restriction site associated DNA sequencing ddRADSeq will be applied in order to investigate 1) the genetic basis of the evolution of facultative diapause from an ancestral condition of obligate diapause and 2) the phylogeography of European I. typographus populations emphasizing functional genetic variation associated with the diapause phenotype. Ecopyhsiologically defined individuals reared in the laboratory will be genetically screened via ddRADSeq and information shall be obtained on the genetic basis of alternative diapause developmental pathways. As diapause is a complex developmental phenotype only the analysis of a large number of loci or single nucleotide polymorphisms covering the entire genome will distinguish genome-wide phylogeographic effects among loci from genetic divergence driven by selection on the diapause phenotype. Distinguishing between phylogeoraphic structure and local selection will allow the identification of genomic regions subject to adaptation. Consequently, ddRADSeq will be applied on European populations studying how populations from Europe are genetically structured. Besides demographic information this screening will bring insight how single populations are phenotypically structured i.e. an estimate how many obligate vs. facultative individuals are present in each population.
Ziel dieses Projekts ist es, einen repräsentativen Datensatz von baltischen Schweinswalen individuenspezifisch genetisch zu typisieren, um - die Existenz einer separaten Schweinswalpopulation in der inneren Ostsee zu überprüfen. - Das Vorkommen dieser Population regional und saisonal zu bestimmen und - Individuen dieser Population gegen saisonal migrierende Individuen anderer Populationen abzugrenzen. Mittels RAD-tag genotyping by sequencing sollen SNPs in einigen hundert Individuen untersucht werden (je mindestens 100 aus innerer Ostsee, Beltsee/Kattegat und Nordsee/Skagerak). Falls möglich, werden Proben aus der Fortpflanzungszeit bevorzugt berücksichtigt. Weitere Individuen werden anteilig für Außengruppenvergleiche (Proben aus Island, Spanien liegen vor) sowie zur weiteren Verstärkung des Ostsee-Datensatzes verwendet (z.B. Berücksichtigung zusätzlicher Proben außerhalb der Fortpflanzungszeit zum Erkennen von migrierenden Individuen). Auf der Basis dieser SNP-Typisierung werden individuenspezifische genetische Profile erstellt. Diese werden genutzt, um Populationen zu identifizieren und die Individuen diesen Populationen zuzuordnen. Hierdurch werden folgende Fragen beantwortet werden: - Wieviele (Sub-)Populationen gibt es im Bereich Ostsee/Skagerak/Nordsee? - Wo (Zuordnung möglichst zu 50x50km ICES Quadranten) und wann (saisonale Zuordnung) sind diese Populationen anzutreffen? - Welches Ausmaß hat saisonale Migration? Inwieweit führt sie zu genetischem Austausch? Betrifft sie beide Geschlechter in gleicher Weise oder migrieren Männchen stärker?
Die Partnerinstitutionen möchten eine strategische Forschungskooperation gründen, um ihre komplementären Expertisen im Bereich der ökosystemaren Dienstleistungen von Wildtieren zu bündeln. Ziel der Kooperation ist, 1) im Rahmen eines Pilotprojekts zur Bedeutung von Fledermäusen für die Land- und Forstwirtschaft das Fundament für eine dauerhafte Kooperation zu etablieren, 2) Strukturen zu schaffen, die der Weiterqualifizierung von Studenten dienen und 3) Ideen zu entwickeln, um eine Verstetigung der kooperativen Forschung zu gewährleisten. Im Zentrum der geplanten Forschungsaktivitäten soll der drohende Verlust der ökosystemaren Dienstleistungen von Wildtieren stehen. Dieser Verlust könnte nachteilige Folgen für direkt betroffene Menschen aber auch für die Wirtschaftsleistungen ganzer Nationen haben. Daher hat die anvisierte Kooperation eine überregionale, modellhafte Bedeutung für den südostasiatischen Raum. Zur Kooperationskonsolidierung führen wir eine Pilotstudie durch, bei der wir mit minimal-invasiven Methoden wie DNA-Barcoding und Stabilisotopenanalysen die Relevanz einer Fledermausart für die Regulation von Insekten-Reisschädlingen untersuchen. Parallel planen wir, binationale 'Sommerschulen' bzw. eintägige Labor-Workshops für thailändische Studenten und Wissenschaftler vor allem im Bereich der Stabilisotopenanalyse und der genetischen Methoden durchzuführen. Dabei möchten wir Projekte anstoßen, die zu einer Verstetigung und Intensivierung der Zusammenarbeit führen.
Im Rahmen eines Kooperationsprojektes soll gemeinsam mit der Universite Mohammed V-Agdal in Rabat eine öffentlich zugängliche DNA Barcoding-Datenbank für möglichst alle kommerziell genutzten Fischarten Marokkos aufgebaut werden. Die im Vergleich zu Gewässern der gemäßigten Breiten hohe Artenvielfalt und das häufige Fehlen jeglicher Fischereikontrollen führt immer wieder zur Fehldeklaration von importierten Fischereiprodukten. Derartige Fehldeklarationen führen einerseits zu einer Verschleierung illegaler Fänge im Sinne fehlender Rückverfolgbarkeit, andererseits aber auch zu einem Risiko für den Verbraucher. Durch Forschungsarbeiten der vergangenen Jahre stehen geeignete genetische Nachweisverfahren zur Verfügung, die eine Artbestimmung auf Basis eines genetischen Fingerabdruckes sicher ermöglichen. Durch die Zusammenarbeit mit der Universität Rabat soll nun erstmalig Probenmaterial der wichtigsten kommerziell genutzten nordwestafrikanischen Fischarten gewonnen und sequenziert werden. Durch den Aufbau einer Referenzdatenbank sollen die Daten ins Internet gestellt und damit entsprechend öffentlich zugänglich gemacht werden. Jede Fischart soll durch 2 bis 3 Gensequenzen eindeutig charakterisiert werden, wobei neben zwei mitochondrialen Genen jeweils auch ein Kerngen sequenziert werden soll. Eine korrekte Artbestimmung und die Möglichkeit eines Herkunftsnachweises im Sinne einer Definition reproduktiv isolierter Bestände bilden nicht nur die Basis für ein nachhaltiges Fischereimanagement, sondern sind auch wichtige Grundlagen für Belange der Verbraucherinformation und damit des Konsumentenschutzes ebenso wie für eine Eindämmung illegaler, nicht gemeldeter und unregulierter (sogenannter IUU) Fischerei.
Zielstellung: Um den Berichtspflichten gegenüber der EU gemäß FFH nachzukommen, sollte im Rahmen des Projektes eine erste Statuserfassung zur Flussneunaugen-Verbreitung in 16 ausgewählten Elbnebengewässern Sachsens durchgeführt werden. Zudem sollte versucht werden, durch ein Monitoring der Querder-Vorkommen (Neunaugen-Larven) sowohl potenzielle Laichplätze zu kartieren als auch genetische Proben für eine artspezifische Differenzierung zu gewinnen. Material und Methoden: Von März - Mai 2015 erfolgten hierzu mündungsnahe Reusen- sowie Elektrobefischungen jeweils unterhalb der ersten unüberwindbaren Querverbauungen. An potenziellen Querder- Habitaten kam die standardisierte BfN-Methodenvorgabe (BfN 2011) zum Einsatz. Alle positiven Querder-Funde wurden mittels GIS in Anlehnung an SCHÜTZ (2010) verortet. Entnommene genetische Proben zur Unterscheidung von Bach- und Flussneunaugen (Vergleichsmaterial: Stepenitz und gewässerspezifische Proben) wurden durch ein externes Labor (Eurofins Medigenomix GmbH) gemäß MATEUS u. a. (2013) und GAIGHER u. a. (2013) analysiert. Ergebnisse: Im Rahmen der Untersuchungen konnten in den 16 Untersuchungsgewässern weder adulte aufsteigende Flussneunaugen gefangen noch Laichplätze oder ablaichende Flussneunaugen erfasst werden. Insgesamt wurden aber in acht der 16 Untersuchungsgewässer über 250 Neunaugenlarven nachgewiesen und lokalisiert. Durch sehr geringen Frühjahrsabflüsse waren die Untersuchungsbedingungen zwar optimal, jedoch die Aufstiegsbedingungen für die anadromen Flussneunaugen und andere wandernde Fischarten sehr ungünstig. Historische Belege zeigten, dass Flussneunaugen früher bis in die obere Elbe verbreitet waren. Nach einem Bestandsanstieg ab Ende der 1990er Jahre ist derzeit in Geesthacht wieder eine Abnahme der Flussneunaugen-Aufstiegszahlen zu verzeichnen (HUFGARD u. a. 2013), weshalb in der oberen Elbe bislang auch nur Einzelindividuen beobachtet wurden (FÜLLNER u. a. 2005). Aufgrund des geringen Probenumfangs konnte keine eindeutige genetische Unterscheidung von Bach- und Flussneunaugen herausgearbeitet werden. Somit konnten auch nicht die erfassten, äußerlich nicht unterscheidbaren Querder artspezifisch zugeordnet werden.
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