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Termination of the Candidatus thiobios zoothamnicoli Zoothamnium niveum symbiosis under oxic conditions

Julia Kesting

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Ökologie

Betreuer*in

Monika Bright

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DOI

10.25365/thesis.37025

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30185.16453.835969-2

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Zoothamnium niveum ist eine Art der einzelligen Wimperntierchen. Viele Einzelzellen bilden zusammen eine komplexe Kolonie, welche eine Größe von 1,5 cm erreichen kann. Der Cilliat ist ein Pionierbesiedler und seine natürlichen Lebensräume befinden sich in Flachwasserzonen von tropischen bis hin zu gemäßigten Zonen in der Nähe von austretendem Sulfid. Z. niveum lebt in Symbiose mit dem sulfid-oxidierenden chemolithoautotrophen Bakterien der Art Candidatus Thiobios zoothamnicoli, aus der Gruppe der Gammaproteobacteria. Dies ist die einzige bekannte thiotrophe Symbiose, die über mehrere Generationen kultiviert werden kann. Im natürlichen Lebensraum sind die Ausströmungen von Sulfid begrenzt, daher wird in dieser Arbeit der Frage nachgegangen was mit den symbiotischen Partnern passiert wenn kein Sulfid verfügbar ist. Wie wirkt sich das fehlende Sulfid auf messbare Parameter der Morphologie und Fitness der Symbionten aus? Bleibt die Symbiose unter diesen Bedingungen erhalten oder zerbricht sie? Ist es möglich neue Kolonien aus Schwärmern ohne Zugabe von Sulfid zu züchten? Um eine Antwort auf diese Fragen zu finden, wurden in situ Proben von Mikrozooiden und Schwärmern von Z. niveum ohne Zugabe von Sulfid kultiviert, dabei wurden zwei experimentelle Ansätze verfolgt. Zum einen wurden Kolonien und Schwärmer unter sauerstoffreichen stagnierenden Bedingungen gehalten, zum anderen wurden Kolonien in Inkubationskammern mit ständigem Wasserdurchfluss herangezüchtet. Die Ergebnisse des ersten Experiments zeigten, dass unter sauerstoffreichen stagnierenden Bedingungen die Fitness der Symbionten auf den Mikrozooiden mit der Zeit abnahm. Des Weiteren wurden morphologische Veränderungen der Symbionten beobachtet. Nach drei Tagen starb der Wirt, welcher noch vereinzelt Symbionten auf der Wirtsoberfläche aufwies. Auch auf den Schwärmern war eine Abnahme der Symbiontendichte, sowie eine geringere Fitness der verbleibenden Symbionten festzustellen. Für thiotrophe Symbiosen stellt fehlendes Sulfid einen großen Stressor dar, welcher schlussendlich das Überleben beider Partner gefährdet. Mit dem ersten Experiment wurde gezeigt, dass fehlendes Sulfid über längeren Zeitraum zum Tod des Wirts führt und somit die Symbiose zerbricht. Das zweiten Experiment zeigte, dass es auch ohne die Zugabe von Sulfid möglich ist, neue Kolonien aus Schwärmern heranzuzüchten. Der Wirt überlebte dieses Experiment nicht nur für 7 Tage, sondern zeigte auch noch Teilung, allerdings wurde er zwischen 5-7 Tagen aposymbiotisch – auch hier zerbrach die Symbiose.

Abstract

(Englisch)

Chemosynthetic symbioses often influence the ecology, physiology and evolution of host and symbiont and are therefore from major interest. The cultivation and maintenance of thiotrophic symbioses involving an animal host is known to be extremely difficult and was not successful till nowadays. In contrast, the cultivation of Zoothamnium niveum (Ciliophora, Oligohymenophora) a colonial, peritrich ciliate that is obligate associated with its ectosymbiont Candidatus Thiobios zoothamnicoli was successful over several generations. The giant ciliate can be found at oxic-anoxic interfaces in sulfide-rich habitats in shallow waters. To date despite intensive search Z. niveum never has been detected without its symbiont in nature. For a thiotrophic symbiosis, the cessation of sulfide flux stresses and ultimately threatens the survival. However, whether the host, the symbiont or the association survives or not has not been studied in many systems. Therefore the focus of this work is to find out what happens to this symbiotic association when sulfide ceases. To simulate this situation, the association was monitored under oxic stagnant conditions and a variety of symbiont parameters were compared with the in situ population. Furthermore, we cultivated this symbiosis under oxic flow-through conditions starting with swarmers to compare the outcomes. Colonies of Z. niveum were dehydrated after different time points and analyzed with a scanning electron microscope. This study revealed that sulfide starvation under oxic conditions leaded to the breakdown of the symbiotic association between Z. niveum and Cand. Thiobios zoothamnicoli. Under oxic stagnant conditions the symbiosis was terminated through the death of the host after three days, while under oxic flow-through conditions an aposymbiotic host was observed after seven days. Over the different time points morphological changes as well as a decrease of fitness of the symbiont was monitored on microzooids as well as on swarmers.

Autor*innen

Julia Kesting

Haupttitel (Englisch)

Termination of the Candidatus thiobios zoothamnicoli Zoothamnium niveum symbiosis under oxic conditions

Paralleltitel (Deutsch)

Das Ende der Symbiose zwischen Candidatus Thiobios zoothamnicoli und Zoothamnium niveum unter oxischen Bedingungen

Publikationsjahr

2015

Umfangsangabe

87 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Monika Bright

Klassifikation

42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie

AC Nummer

AC12261099

Utheses ID

32816

Studienkennzahl

UA | 066 | 833 | |

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