DNA-Spuren geben Speiseplan fleischfressender Pflanzen preis



Bio-News vom 21.03.2022

Forscher ermitteln den exakten Speiseplan fleischfressender Pflanzen aus Australien durch die Analyse der Gene ihrer Beutetiere. Sogar winzige Parasiten auf gefangenen Insekten konnten so aufgespürt werden.

Die Untersuchung des Beutespektrums von fleischfressenden Pflanzen in deren natürlichen Lebensraum ist schwierig und aufwändig. Viele Beutetiere auf und in den Fallen fleischfressender Pflanzen sind durch den Verdauungsprozess nur noch schwer zu identifizieren. Gerade kleine, weichhäutige Insekten wie Mücken und kleine Fliegen sind durch den Verdauungsprozess oft nur noch als kleine unidentifizierbare Krümmel erkennbar. Um die vielfältigen gefangenen Insektenarten sicher identifizieren zu können, benötigt man viele Spezialisten und Experten. Doch eines lässt jedes Insekt auch nach seiner Verdauung auf den Blättern der räuberischen Pflanzen zurück: DNA.


Beute von Drosera finlaysoniana aus dem tropischen Nordaustralien. Diese Art fängt sowohl größere Beutetiere wie Schmetterlinge, als auch mikroskopisch kleine Fluginsekten wie Thripse, kleine Mücken und Zikaden.

Publikation:


Krueger, T.A., Cross, A.T., Hübner, J., Morinière, J., Hausmann, A. & Fleischmann, A.
A novel approach for reliable qualitative and quantitative prey spectra identification of carnivorous plants combining DNA metabarcoding and macro photography
Scientific Reports 12: Article 4778 (2022)

DOI: 10.1038/s41598-022-08580-8



Diese spürten nun Wissenschaftler der Botanischen und der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB BSM & SNSB ZSM) sowie der Curtin-Universität in Perth, Westaustralien auf. Mit der molekularbiologischen Methode des DNA-Metabarcoding analysierten die Forscher die DNA-Spuren der gefangenen Insektenarten von den Blättern des australischen Sonnentaus (Drosera). Sie konnten so die Insektenarten des Beutespektrums von Drosera zuverlässig identifizieren. Um die Ergebnisse der Genanalysen zu überprüfen, verglichen die Wissenschaftler diese anschießend mit Makro-Fotografien der gefangenen Insekten.


Kleinste Beute von Drosera finlaysoniana.

Koautor der Studie Thilo Krueger von der Curtin-Universität in Perth fertigte dazu im Rahmen seiner Doktorarbeit tausende von Fotos an, um jedes einzelne gefangene Beutetier auf jedem gesammelten Drosera-Blatt zu dokumentieren. „Die Ergebnisse waren erstaunlich: wir konnten jedes noch so kleine gefangene Beutetier eindeutig über seinen DNA-Barcode identifizieren“, erläutert Thilo Krueger. Aber auch genetische Spuren von Insekten, die gar nicht als Beute gefangen wurden, konnten durch den Fotovergleich erkannt und ausgeschlossen werden: so zum Beispiel einige größere Bienen und Wespen, denen es oft gelingt, sich aus den klebrigen Fallen der Sonnentau-Blätter zu befreien. Auch dabei hinterlassen sie winzige DNA-Spuren auf den Blättern. Die Methode des DNA-Metabarcodings ist so empfindlich und genau, dass auch winzigste Insekten nachgewiesen werden konnten, die nicht als Beute auf den Blättern sichtbar waren. Beispielsweise Parasiten von gefangenen Insekten, die natürlich von der Pflanze als „Beifang“ auch mitverdaut werden.



Hausmann weiter: „Nur dass unsere “Crime Scene Investigation” darin bestand, herauszufinden was die fleischfressenden Pflanzen auf dem Mittagstisch hatten“. Als Studienobjekt haben die Wissenschaftler fleischfressende Pflanzen der Gattung Sonnentau aus der Kimberley-Region im tropischen Nordaustralien (Drosera) gewählt. “Drosera-Arten sind perfekt für unsere Untersuchungen, weil deren glitzernde klebrige Blätter offene Fallensysteme darstellen, das heißt, die gefangenen Beutetiere sind leicht sichtbar und kön-nen auch gut fotografisch dokumentiert werden. Und die Insektenbeute trocknet auf diesen Blättern schnell ab, nachdem sie verdaut wurde, was wichtig für den guten Erhalt des DNA-Material darin ist. Wasser ist der größte Feind beim Erhalt von Erbmaterial in unseren Versuchen, deswegen funktioniert die Methode bei den bekannten Kannenpflanzen nicht so gut“, so Studienleiter Dr. Andreas Fleischmann von der Botanischen Staatssammlung München (SNSB-BSM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU).



Diese Newsmeldung wurde mit Material Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns via Informationsdienst Wissenschaft erstellt

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