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Specificity and transmission in two shallow water thiotrophic symbioses
Harald Gruber-Vodicka
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Jörg Ott
DOI
10.25365/thesis.19611
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30015.50181.712462-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die ‚Domestikation‘ von chemosynthetischen mit chemoautotrophen schwefeloxidierenden Bakterien ist von Mitgliedern aus sechs eukaryoten Stämmen bekannt. Die Symbionten von meiofauna Wirtsgruppen aus subtidalen Flachwassersanden - Nematoden sowie darmlose Oligochaeten - formen eine Clade von Gammaproteobakterien. Die Ektosymbionten der Nematoden werden wahrscheinlich aus der Umwelt übertragen und ich zeige erstmals freilebende Verwandte aus küstenfernen Oberflächenwassern. Die Symbionten von Stilbonematinen wie Laxus oneistus sind in eine Schleimschichte eingebettet, die das an der Anheftung der Symbionten beteiligte Wirtslektin Mermaid enthält. Ich zeige, dass Stilbonema majum – ein mit L. oneistus gemeinsam vorkommender Stilbonematinae – von verwandten aber eigenständigen Symbionten besiedelt ist. Die Selektionsmechanismen für einen monospezifischen bakteriellen Überzug, der für Laxus oneistus und andere Stilbonematinae typisch ist, werden anhand von Mermaid-Transkripten beider Wirtsarten untersucht. Mehrere gefundene Isoformen, bei denen nur eine bis drei von 105 Aminosäuren im Zuckerbindungszentrum variieren, zeigen höhere Bindungsaktivitäten zu den Symbionten des Wirtes, bei dem sie gefunden wurden und wirken in der Anheftung und der spezifischen Selektion von Symbionten mit. Die Partner in thiotrophen Symbiosen schienen bisher nur aus zwei Klassen zu stammen – den Gamma- und Epsilonproteobakterien. Gemeinsam mit den darmlosen Oligochaeten und Nematoden findet man oft mund- und darmlose catenulide Plattwürmer der Gattung Paracatenula. Ich beschreibe die größte und häufigste Paracatenula Art aus dem Barriere Riff von Belize und zeige, dass die intrazellulären Symbionten der Paracatenula Plattwürmer eine neue Familie von thiotrophen Alphaproteobakterien darstellen. Die kongruenten Stammbäume der Wirte und Symbionten in dieser 500 Millionen Jahre alten Assoziation weisen auf eine vertikale Weitergabe Symbionten von einer Wirtsgeneration zu nächsten hin.
Abstract
(Englisch)
Harnessing chemosynthetic bacteria is a recurring evolutionary strategy with six eukaryote phyla harboring chemoautotrophic sulfur-oxidizing symbionts. Meiofaunal host groups occurring in subtidal sands - nematodes and gutless oligochaetes - harbor thiotrophic Gammaproteobacteria that form a phylogenetic clade. For the nematode ectosymbionts environmental transmission is likely and I for the first time find closely related members of this clade in offshore surface seawater. The symbionts of stilbonematin species such as Laxus oneistus are embedded in host mucus containing the lectin Mermaid, which mediates symbiont attachment. I show that Stilbonema majum—another co-occurring stilbonematine nematode—is covered by related but phylogenetically distinct bacteria. The selection mechanisms that lead to single phylotypes specifically covering each host are investigated by transcriptome analyses of both hosts. I found several Mermaid isoforms that are differing in only one to three of 105 aa positions in the carbohydrate recognition domain and show higher affinities to the symbionts of the host they were found in, indicating that variation of isoforms plays a role in the attachment and specific selection of symbionts. In contrast to the broad host diversity, all thiotrophic symbionts apparently belong to two classes– the Gamma- and Epsilonproteobacteria. The mouthless catenulid flatworm genus Paracatenula co-occurs with nematode and gutless oligochaete hosts. I describe the largest and most abundant species from the Belize Barrier reef and show that the intracellular endosymbionts of all studied species form a novel clade of thiotrophic Alphaproteobacteria. In this ancient association host and symbiont phylogenies match indicating vertical transmission of the symbionts.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
symbiosis thiotrophic marine specificity transmission Nematoda Stilbonematinae flatworms Pacatenula Proteobacteria
Schlagwörter
(Deutsch)
Symbiose thiotroph Marin Spezifität Übertragung Nematoden Stilbonematinae Plattwürmer Proteobakterien Paracatenula
Autor*innen
Harald Gruber-Vodicka
Haupttitel (Englisch)
Specificity and transmission in two shallow water thiotrophic symbioses
Paralleltitel (Deutsch)
Spezifität und Übertragung bei zwei thiotrophen Seichtwassersymbiosen
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
86 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Nicole Dubilier ,
Ute Hentschel-Humeida
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges
AC Nummer
AC09412496
Utheses ID
17487
Studienkennzahl
UA | 091 | 439 | |