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Die Rolle der Chemodiversität von Tanacetum vulgare in Interaktionen mit Phloemsaftsaugern und Zielkonflikte zwischen Herbivorie und Bestäubung

Tanacetum vulgare weist eine extrem hohe Chemodiversität auf. Hierbei werden insbesondere Chemotypen anhand des Blatt-Terpenprofils unterschieden. In der ersten Förderperiode haben wir Zusammenhänge zwischen Chemotyp, Phloemexudat- und Blatt-Metabolitenmuster analysiert und mit P7 die Konsequenzen von Chemodiversität auf Pflanze-Blattlaus Interaktionen untersucht. Die Chemotypen spiegelten sich kaum in Phloemexudaten wieder. Sie waren jedoch deutlich anhand zahlreicher Satellitenmetaboliten mittels LC-MS unterscheidbar; zudem hat der maternale Genotyp einen Einfluss auf die Chemodiversität. In einem Freilandversuch mit homogenen (gleicher Chemotyp) und heterogenen Plots (verschiedene Chemotypen) zeigten sich Hinweise auf assoziierte Resistenz gegen die Blattlausart Uroleucon tanaceti. Macrosiphoniella tanacetaria war sowohl vom Chemotyp als auch vom Plot-Typ beeinflusst und zeigte eine positive Korrelation mit individueller Pflanzenchemodiversität. Chemodiversität beeinflusst außerdem das Verhalten von Bestäubern und Florivoren, wie in P6 gezeigt wurde. Darüberhinaus sind Pflanzenantworten auf Herbivorie Chemotyp-spezifisch, was Bestäuber beeinflussen könnte. Die Konsequenzen solcher Zielkonflikte sind jedoch bisher wenig untersucht, v. a. bezüglich zugrunde liegender Mechanismen.

In einer zweiten Förderperiode möchten wir verstehen, ob und wie intraspezifische Chemodiversität Herbivorie-Bestäubungs-Zielkonflikte beeinflusst (P5 und P6 werden kombiniert). Mittels GC-MS und LC-MS werden wir Korrelationen zwischen der Blatt- und Blütenchemie testen. Zweitens werden wir die Plastizität von Blütenmetaboliten in Antwort auf durch Blattläuse oder Florivore verusachte Herbivorie und in Abhängigkeit des Chemotyps untersuchen. Die Daten werden mittels multivariater Statistik und Maschinenlernverfahren ausgewertet. Unsere metabolischen Daten werden in P10 Verwendung finden und wichtige Information zur Induzierbarkeit von Terpenen liefern, die auch in P1, P4 und P8 untersucht wird. Drittens werden wir die Konsequenzen metabolischer Atworten auf Herbivoren- und Bestäuberpräferenzen sowie pflanzliche Reproduktion unter Gewächshausbedingungen und im Freiland untersuchen. Untargeted Analysen von Blütenmetaboliten und Modellierung werden verwendet werden, um chemische Mechanismen zu untersuchen, die Herbivorie-Bestäubungs-Zielkonflikten zugrunde liegen. Schließlich werden Pflanzen aus künstlichen Kreuzungsexperimenten verwendet werden, um die Einflüsse des Chemotyps und des elterlichen Genotyps auf das Verhalten und die Entwicklung von Herbivoren und das Verhalten von Bestäubern zu testen. Die Kreuzungen werden in Zusammenarbeit mit COR, P8 und P9 durchgeführt, um Computer-basierte Modellentwicklung zur Evolution und Biosynthese der Terpene zu unterstützen. Wir werden außerdem Analysen von Primärmetaboliten für das Chemodiversität-Plastizität-Experiment durchführen, in dem wir die Antworten von Pflanzen auf Trockenstress und Herbivorie untersuchen wollen.