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Endosymbionts of two species of mediterranean lucinid clams
a molecular, microbial and histological analysis
Michaela Mauß
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Gerhard Steiner
DOI
10.25365/thesis.2838
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29755.73514.442564-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Symbiosen stellen, wie anhand einiger Invertebraten belegt, eine potentiell wichtige Überlebensstrategie vieler Tiere in unwirtlichen Lebensräumen dar. Solche Lebensräume können etwa schwefelhaltige Sedimentschichten sein. Um mit den lebensfeindlichen Bedingungen hier zu Recht zu kommen, besitzen Muscheln der Familie Lucinidae (dt. Mondmuscheln) Sulfid-oxidierende Endosymbionten. Außerdem schließen die Symbionten durch den chemischen Prozess die energiereichen reduzierten Schwefelverbindungen als zusätzliche Nahrungsquelle auf. Da bislang vorwiegend tropische Vertreter der Familie untersucht wurden, beschäftigt sich meine Diplomarbeit mit den kleineren Mittelmeerarten Loripes lacteus (Linneaus, 1758) und Anodontia (Loripinus) fragilis (Philippi, 1836). Ziel der Arbeit war eine Beschreibung der Endosymbionten beider Muschelarten. Die analysierten Tiere stammten aus Sulfid-reichen Sedimentschichten unterhalb einer Cymodocea nodosa-Seegraswiese. Sequenzanalysen hatten das 16S rRNA Gen des bakteriellen Symibonten zum Ziel. Niedrige Sequenzähnlichkeiten, basierend auf der Berechnung von paarweisen Distanzen (P-distances), gaben einen ersten Hinweis, dass die Endosymbionten von L. lacteus und A. fragilis zwei unterschiedlichen Bakterienarten angehören. Basierend auf der Sequenz wurden klonspezifische Sonden für die Muschelsymbionten entwickelt und mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) die Spezifität geprüft. Außerdem konnte mittels confocaler Laser-Scannung Mikroskopie eine gleichmäßige Verteilung des fluoreszierenden Symbiontensignals in der gesamten Lateralzone der Kiemenfilamente beobachtet werden. Die Untersuchung ergab, dass L. lacteus und A. fragilis eine einzige, spezifische Endosymbiontenpopulation aus der Gruppe der γ-Proteobacteria beherbergen, die über drei Monate unveränderlich blieb. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen einzelne Endosymbionten eingeschlossen in Vakuolen, die innerhalb großer Bacteriocyten über die gesamte Lateralzone verteilt sind. Außerdem variieren die zusätzlichen Zelltypen in den untersuchten Bivalven, was sich vermutlich auf unterschiedliche physiologische Anpassungen an die Symbiose zurückführen lässt. Im Bakterioplasma der Endosymbionten von L. lacteus befinden sich zahlreiche Vakuolen, die möglicherweise der Sulfidspeicherung dienen. Phylogenetische Analysen unterstützen eine Monophylie von Endosymbionten der Familie Lucinidae nicht. Stattdessen zeigen symbiontische Sequenzen basierend auf Kiemen-Extrakten von L. lacteus eine nahe Verwandtschaft mit Symbionten von Lucina floridana und Codakia costata. 16S rRNA Sequenzen aus A. fragilis bilden dagegen eine Schwesterngruppe mit A. phillipiana und Solemya terraeregina. Diese Gruppe clustert innerhalb eines allgemeinen Symbiontenclades, das neben der Endosymbiontensequenz der Lucinidae Phacoides (Lucina) pectinata auch die Symbionten der Bivalvenfamilien Solemyidae und Thyasiridae, sowie solche von vestimentiferen Röhrenwürmern enthält. Damit ist durch die phylogenetische Analyse die Existenz zweier unterschiedlicher endosymbiontischer Arten in L. lacteus und A. fragilis untermauert.
Abstract
(Englisch)
Symbioses are a potent survival solution for organisms in hostile environments like sulphide rich sediments, as was proven in several invertebrates. Among these, the bivalve family Lucinidae was reported to harbour sulphide oxidising endosymbionts to cope with the harsh conditions of their habitats and exploit the energy rich resources. Since mainly large tropical representatives of this family were examined in the past, my diploma thesis focused on the small Mediterranean species Loripes lacteus (Linnaeus, 1758) and Anodontia (Loripinus) fragilis (Philippi, 1836). The study aimed to provide a description of endosymbionts of both clam species. Therefore, in each of these bivalves collected from sulphide rich sediment layers below a Cymodocea nodosa sea-grass bed, sequences of the bacterial 16S rRNA gene were identified. Low sequence similarity based on the calculation of pairwise distances (P-distances) gave a first indication that endosymbionts of L. lacteus and A. fragilis belong to different bacterial strains. Using clone specific probes, fluorescence in situ hybridisation (FISH) proved the specificity of potential endosymbiotic sequences. Further, an even distribution of the symbionts throughout the lateral zone of gill filaments was observed using the confocal laser scanning microscope. L. lacteus and A. fragilis were shown to harbour a single, specific endosymbiont population of γ-Proteobacteria, which was stable over three months. On transmission electron micrographs, single endosymbionts enclosed by vacuoles located in large bacteriocytes along the lateral zone were detected. Additional cell-types varied slightly between the examined bivalves, probably due to different physiological adaptations of symbiont and host. Endosymbionts of L. lacteus further possess several vacuoles within the bacterial cytoplasm, most likely for sulphide storage. Phylogenetic analyses do not supported monophyly of lucinid endosymbionts. Symbiotic sequences originating from L. lacteus are related to endosymbionts of Lucina floridana and Codakia costata. 16S rRNA sequences obtained from A. fragilis form a sistergroup with A. phillipiana and Solemya terraeregina clustering within a general symbiotic clade of symbiont sequences from the lucinid Phacoides (Lucina) pectinata, Solemyidae, Thyasiridae and Vestimentifera. Thus, the phylogenetic analysis supported the existence of two different endosymbiotic species in L. lacteus and A. fragilis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
chemosymbiosis endosymbionts gill filaments Lucinidae fluorescence in situ hybridisation phylogeny
Schlagwörter
(Deutsch)
Chemosymbiose Endosymbionten Kiemen Lucinidae Fluoreszenz in situ Hybridisierung Phylogenie
Autor*innen
Michaela Mauß
Haupttitel (Englisch)
Endosymbionts of two species of mediterranean lucinid clams
Hauptuntertitel (Englisch)
a molecular, microbial and histological analysis
Paralleltitel (Deutsch)
Endosymbionten zweier Muschelarten der Familie Lucinidae aus dem Mittelmeer ; eine molekulare, mikrobielle und histologische Analyse
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
II, 78 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Steiner
AC Nummer
AC07654176
Utheses ID
2465
Studienkennzahl
UA | 444 | | |