Flusskrebse und ihre invasive Krankheit in Europa

Dekapoden sind eine diverse Ordnung von Krebstieren. Unter den Dekapoden sind Flusskrebse Schlüsselarten aquatischer Ökosysteme mit starkem Einfluss auf die Habitat-Biodiversität, sind aber auf genomischer Ebene noch wenig erforscht. Flusskrebse haben unter den Metazoen die größte Anzahl von Chromosomen (über 170) und zeichnen sich durch erhebliche Unterschiede in der Genomgröße aus (2 bis 17 GB). Europäische Flusskrebse sind von invasiven nordamerikanischen Flusskrebsen bedroht, die natürliche Träger des Oomyceten Aphanomyces astaci sind. Während nordamerikanische Krebse im Allgemeinen gegen diesen Erreger resistent sind, verursacht sie bei europäischen Krebsen eine normalerweise tödliche Krankheit namens Krebspest, die europaweit zu schweren Populationrückgängen führt. Dies gilt insbesondere für den Edelkrebs (Astacus astacus), eine bedrohte Art europäischer Ökosysteme, wenngleich einige Populationen eine Resistenz gegen die Krankheit entwickelt zu haben scheinen.

In diesem Projekt soll ein Referenzgenom auf Chromosomenebene für A. astacus assembliert werden. Mit einer geschätzten Größe von 17 Gb wird dieses Genom das größte bei Wirbellosen verfügbare Genom sein und für vergleichende genomischen und zytogenomischen Ansätzen genutzt werden, um die Evolution von Dekapoden-Genomen in Bezug auf Gengehalt, repetitive Elemente und Genomarchitektur zu untersuchen. Ein Schwerpunkt liegt in der Bestimmung der Geschlechtschromosomen, die bei Krebsen derzeit noch unbekannt sind. In Synergie werden wir das Immunsystem der Krebse und dessen Evolution in Dekapoden untersuchen. Wir werden Immungene in A. astacus identifizieren, indem wir die differentielle Genexpression in einem kontrollierten Infektionsexperiment in verschiedenen Geweben untersuchen. Während seit langem angenommen wird, dass bei Wirbellosen kein Immungedächtnis vorhanden ist, wurde diese Annahme kürzlich durch die Beobachtung von Immungedächtnisreaktionen bei bestimmten Insekten und Krebstieren in Frage gestellt. Daher werden wir die Existenz des Immungedächtnisses in A. astacus durch ein Immunpriming-Experiment, gefolgt von einer Einzelzell-RNA-Sequenzierung von Hämozyten, experimentell überprüfen. Alle identifizierten differentiell exprimierten Gene werden hinsichtlich ihres genomischen und evolutionären Kontextes untersucht. Schließlich werden wir das Wirt-Pathogen-Modell von A. astacus und Ap. astaci bezüglich ihres koevolutionäre Hintergrundes untersuchen. Wir werden die genetischen Grundlagen der Wirtsresistenz und der Pathogenvirulenz untersuchen, indem wir GWAS Analysen zwischen anfälligen und resistenten Krebspopulationen und zwischen Pathogen-Stämmen unterschiedlicher Virulenz verwenden. Die mit der Wirtsresistenz verbundenen genetischen Varianten werden verwendet, um einen SNP-Chip zu erstellen, der resistente Krebspopulationen identifiziert und den Weg für eine fortschrittliche Managementstrategie zur Erhaltung von Flusskrebsen ebnet.