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Insights into the microbiome of Drosophila simulans
Stefanie Gerstbauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Joint-Masterstudium Evolutionary Systems Biology
Betreuer*in
Christian Schlötterer
DOI
10.25365/thesis.64244
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27764.56247.373453-4
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In vielen vor kurzem erschienenen Studien über das Mikrobiom wurde Drosophila als
Modellorganismus ausgewählt, da das Mikrobiom der Fruchtfliege im Vergleich zum Menschen
weniger komplex ist. Über den Einfluss der Mikroorganismen auf das Verhalten und die
Wachstumsrate ihres Wirts, aber auch über den Einfluss des Wirts auf die mikrobielle
Zusammensetzung ist bereits viel bekannt. Das Ziel dieser Studie ist es, Unterschiede in der
Komposition zwischen zwei evolvierten Populationen, die unter spezifischen
Umweltbedingungen gehalten wurden, zu identifizieren und an Hand der Wachstumsraten
verschiedener Bakterienspezies die funktionelle Diversität zwischen den Stämmen mit
unterschiedlichen evolutionären Hintergründen zu zeigen.
Zwei Drosophila-Populationen aus Florida, die entweder bei 10-20 °C für 87 Generationen
oder bei 18-28 °C für 175 Generationen gehalten wurden, wurden mit Hilfe der folgenden
Methoden untersucht: Zuerst wurde das Mikrobiom auf Agarplatten kultiviert und Kolonien
mit differenzierbaren Phänotypen identifiziert und für spätere Analysen eingelagert. Danach
wurde das gesamte Mikrobiom der heiß- und kalt-evolvierten Populationen sequenziert und
analysiert.
Die heiß-evolvierte Population weist zwar eine höhere Anzahl an unterschiedlichen Bakterien
auf, die effektive Anzahl an Ordnungen der zwei Populationen ist jedoch sehr ähnlich. Die
Abundanz der drei häufigsten Taxa ist ebenfalls vergleichbar. Obwohl sich die zwei
Populationen auch in Bezug auf die Ordnungen, aus denen ihr Mikrobiom besteht, sehr ähneln,
konnte bei Wachstumsversuchen gezeigt werden, dass sich die Bakterienstämme der drei
häufigsten Spezies unterschiedlich verhalten.
Zwei Spezies, die aus dem Mikrobiom der heiß-evolvierten Fliegen stammen, wuchsen
signifikant schneller als ihre Äquivalenten aus den kalt-evolvierten Fliegen, wohingegen die
letzte Spezies ein umgekehrtes Wachstumsverhalten aufwies. Diese Wachstumsmuster
könnten entweder durch die Anpassung der Bakterien auf die Umgebung des Wirts entstanden
sein oder weisen auf die Diversität von Stämmen, die der gleichen Bakterienspezies
zugeordnet werden, hin. Da die relative Abundanz zwischen den zwei Haltungsbedingungen
vergleichbar war, könnte dieses Wachstumsmuster auf Unterschiede beim erstmaligen Aufbau
des Mikrobioms hinweisen. Bei zukünftigen Studien über das Mikrobiom und im Speziellen
über dessen Aufbau sollte beachtet werden, dass Stämme, die der selben Spezies angehören,
in verschiedenen Wirtspopulationen nicht die gleiche Wachstumsrate haben, und sich
wahrscheinlich in einigen physiologischen Prozessen unterscheiden.
Abstract
(Englisch)
Many recent studies of the microbiome used Drosophila as research organism because of its
simple microbiome compared to humans. A lot is known about the influence of
microorganisms on their host’s behavior and growth rate, as well as the host’s influence on
the microbial composition. This study aims to identify compositional differences between two
evolved populations reared under distinct environmental conditions and uses the growth rate
of multiple species to show functional diversification between strains with different
evolutionary histories.
Two Drosophila populations from Florida, which evolved either at 10-20 °C or at 18-28 °C for
175 and 87 generations, respectively, were examined using two methods: First, colonies were
grown on agar plates and those with unique phenotypes were identified and stored for further
analyses. Second, the whole microbiome of these cold- and hot-evolved populations was
sequenced and analyzed.
While the richness of the hot-evolved population is higher, the effective number of orders is
very similar between both conditions. The abundance of the three most frequent taxa is also
equal. Although these two populations resemble each other well regarding the orders that
make up their microbiome, this was not the case when collected bacterial strains of three
common species were grown under experimental conditions.
Two species collected from the hot-evolved flies grew significantly faster than the same
species collected from the cold-evolved flies, while the opposite pattern was observed for the
last species. These growth patterns could originate from the bacteria’s adaptation to the host’s
environment or represent the versatility of strains belonging to the same bacterial species.
Since the relative abundances were similar for both conditions, the varying growth patterns
might suggest a difference in the initial establishment of the microbiome. Future studies of
the microbiome and especially its establishment should take into account that strains of the
same species do not share the same growth rate across host populations, and it is very likely
that they differ in several physiological processes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Drosophila microbiome temperature
Schlagwörter
(Deutsch)
Drosophila Mikrobiom Temperatur
Autor*innen
Stefanie Gerstbauer
Haupttitel (Englisch)
Insights into the microbiome of Drosophila simulans
Paralleltitel (Deutsch)
Einblicke in das Mikrobiom von Drosophila simulans
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
59 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Schlötterer
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.75 Insecta
AC Nummer
AC16047999
Utheses ID
57000
Studienkennzahl
UA | 066 | 220 | |