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Characterizing microbial communities in individual root nodules of clover
Carina Gratz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
Betreuer*in
Jillian Petersen
DOI
10.25365/thesis.78277
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28319.91613.313718-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Leguminosen gehen eine symbiotische Beziehung mit stickstofffixierenden Rhizobien in speziellen Wurzelorganen, den Knöllchen, ein. Diese Symbiose ist für beide Partner vorteilhaft. Die Wurzelknöllchen werden auch von knöllchenassoziierten Bakterien (NAB) bewohnt, deren Zusammensetzung und Rolle noch unzureichend bekannt ist. Die bakterielle Zusammensetzung einzelner Knöllchen von einer Kleepflanze (Trifolium sp.) ist bisher nicht erforscht worden. In dieser Arbeit wurde diese Zusammensetzung in einzelnen Wurzelknöllchen von Kleepflanzen in Abhängigkeit von Sorte und Wachstumsphase untersucht. Dazu wurden Kleepflanzen in der Stadt Wien gesammelt und drei verschiedene Kleesorten: Rotklee (Trifolium pratense var. Global), Rotklee (Trifolium pratense var. Reichersberger) und Blutklee (Trifolium incarnatum) im Mai 2024 in Töpfen angebaut. Die Pflanzen wurden zu zwei verschiedenen Zeitpunkten geerntet (Wachstumsphase und Blütezeit). Von jeder Pflanze wurden einzelne Knöllchen geerntet, oberflächensterilisiert und nach DNA-Extraktion mittels Amplikon-Sequenzierung des 16S rRNA- und nifH-Gens die bakterielle Diversität bestimmt. Die Quantifizierung der Bakterien in den Knöllchen erfolgte mittels digitaler PCR. Ich habe Rhizobium leguminosarum als primären Symbionten in Klee identifiziert. Neben Bacillales als häufigste NABs, wurden auch andere nicht-rhizobielle Mikroorganismen wie, Pseudomonadales und Enterobacterales, nachgewiesen. Ich konnte eine pflanzenselektive Bevorzugung der NAB-Infektionen zeigen. In 95 % aller Knöllchen von zwei Pflanzen wurden Enterobacterales nachgewiesen, in den übrigen Proben waren diese nicht nachweisbar. Ansonsten wurde kein signifikanter Unterschied in der bakteriellen Diversität zwischen Pflanzensorten und Zeitpunkten festgestellt. Die städtischen Proben wiesen eine andere Bakteriengemeinschaft auf als die Universitätsproben, mit höheren Konzentrationen von knöllchenassoziierten Bakterien und Bacillales als häufigste NAB. Diese Ergebnisse zeigen die Wichtigkeit, die Vielfalt des Mikrobioms in den einzelnen Knöllchen zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Legumes form symbiotic relationships with nitrogen-fixing rhizobia in root nodules. This symbiosis positively influences plant growth and development. The nodules also host nodule associated bacteria (NAB), whose diversity and roles remain poorly understood. Further, the composition of individual nodules within single clover (Trifolium sp.) plants has not been investigated. I examined the composition of individual clover root nodules from plants collected in Vienna and from a potting experiment. Three different varieties of clover: red clover (Trifolium pratense var. Global), red clover (Trifolium pratense var. Reichersberger), and crimson clover (Trifolium incarnatum) were sown in organic farmer’s soil in May 2024. Plants were harvested at two timepoints (growth phase and flowering phase). Nodules were collected from each plant, surface sterilized, and the DNA was extracted. Amplicon sequencing of 16S rRNA and nifH genes was used to assess bacterial diversity and dPCR to quantify bacterial cells. This thesis revealed Rhizobium leguminosarum as the main symbiont in Trifolium sp.. Bacillales were the most common NABs, but nodules were also colonized by Pseudomonadales, Corynebacterales and Enterobacterales. I could show a plant-specific preference for NAB infection, where 95% of the 19 nodules from two individual plants were occupied by Enterobacterales that were absent from all other samples. No significant differences in community composition were found between the clover varieties or sampling timepoints. In comparison, the city samples showed a different bacterial community, with higher NAB concentrations and Bacillales as the most common NAB. These findings highlight the importance of studying the diversity of individual nodule microbiomes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Knöllchen Klee Symbiose Mikrobielle Gemeinschaft Wurzelknöllchen Knöllchen Assoziierte Bakterien
Schlagwörter
(Englisch)
Nodules Clover Nodule associated bacteria root nodules Microbial community symbiosis
Autor*innen
Carina Gratz
Haupttitel (Englisch)
Characterizing microbial communities in individual root nodules of clover
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung mikrobieller Gemeinschaften in einzelnen Wurzelknöllchen von Klee
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
93 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jillian Petersen
Klassifikation
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC17516525
Utheses ID
75754
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |