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Community dynamics of symbiodiniaceae and bacteria in reef-building corals
Linn Ødegaard Yttrelid
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Gerhard Herndl
DOI
10.25365/thesis.78556
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18166.14546.219679-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Korallen-Holobionten sind auf dynamische mikrobielle Partnerschaften angewiesen, um Homöostase und ökologische Resilienz unter Umweltstress aufrechtzuerhalten. Dennoch ist bislang unzureichend verstanden, inwieweit voneinander abhängige mikrobielle Gemeinschaften wie Symbiodiniaceae und Bakterien unterschiedlich oder koordiniert auf äußere Stressfaktoren reagieren. Diese Arbeit untersucht die mikrobiellen Reaktionen bei drei Madracis-Korallenarten, die mildem (Lichtveränderungen) und akutem Stress (eine positive thermische Anomalie) an Riffen von Curaçao ausgesetzt waren. Dabei wurden Symbiodiniaceae- und Bakteriengemeinschaften in Abhängigkeit von Wirtsart und Umweltgradienten analysiert. Mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung der ITS2-Region (Illumina MiSeq) und Voll-Längen-Sequenzierung des 16S rRNA-Gens (Oxford Nanopore MinION) wurden Veränderungen in der Gemeinschaftszusammensetzung, Diversität und domänenübergreifenden Kookkurrenz in 137 Korallenproben charakterisiert. Die Wirtsart erwies sich als der stärkste Einflussfaktor auf die Zusammensetzung sowohl der Symbiodiniaceae- als auch der Bakteriengemeinschaften. Zwar beeinflusste die Symbiodiniaceae-Identität in bivariaten Analysen die bakterielle Zusammensetzung, multivariate Modelle zeigten jedoch, dass die Wirtsidentität den übergeordneten Einfluss hatte. Während der Bleiche waren Kolonien von Madracis pharensis, die von Symbiodiniaceae-Typ B15 dominiert wurden, häufiger gebleicht als solche mit Typ B7 – ein Hinweis auf eine erhöhte Anfälligkeit bei B15-Dominanz. Im Transplantationsexperiment zeigten Madracis mirabilis und Madracis decactis trotz identischer Umweltbedingungen unterschiedliche mikrobielle Reaktionen. M. mirabilis wies eine Zunahme der Symbiodiniaceae-Diversität und eine moderate Umstrukturierung der bakteriellen Gemeinschaft auf, einschließlich eines Anstiegs der bakteriellen Diversität über die Zeit. M. decactis hingegen zeigte einen Rückgang der Symbiodiniaceae-Diversität bei gleichzeitig stabiler Bakteriengemeinschaft. Diese kontrastierenden Muster verdeutlichen artspezifische Unterschiede in mikrobieller Flexibilität und Begrenzung. Insgesamt stützen die Ergebnisse ein hierarchisches Modell der Holobiontenorganisation, in dem die Wirtsidentität die dominante Kontrolle über die Zusammensetzung sowohl der Symbiodiniaceae- als auch der Bakteriengemeinschaften ausübt. Umweltstressoren wirken als Modulatoren, während die Symbiontenidentität bakterielle Gemeinschaften beeinflussen kann, jedoch dem Wirtseinfluss untergeordnet bleibt. Diese Arbeit betont die Bedeutung der Integration domänenübergreifender Partnerschaften in der Korallenmikrobiomforschung und unterstreicht die Notwendigkeit, wirtsartspezifische Dynamiken bei der Bewertung der Korallenresilienz im Klimawandel zu berücksichtigen.
Abstract
(Englisch)
Coral holobionts rely on dynamic microbial partnerships to maintain homeostasis and ecological resilience under environmental stress. Yet, the extent to which interdependent microbial communities, such as Symbiodiniaceae and Bacteria, exhibit distinct or coordinated responses to external stressors remains poorly understood. This thesis investigates microbial responses in three Madracis coral species exposed to mild (irradiance changes) and acute (a positive thermal anomaly) stress on reefs in Curaçao, integrating Symbiodiniaceae and bacterial community data across host species and environmental gradients. This thesis characterized shifts in community composition, diversity, and cross-domain co-occurrence across 137 coral samples using high-throughput ITS2 (Illumina MiSeq) and full-length 16S rRNA gene sequencing (Oxford Nanopore MinION). Host species emerged as the dominant driver of both Symbiodiniaceae and bacterial community structure. Although Symbiodiniaceae identity influenced bacterial composition in bivariate analyses, multivariate models revealed host identity as the overriding factor. During bleaching, Madracis pharensis colonies dominated by B15 Symbiodiniaceae types were more frequently bleached than those with B7, suggesting increased susceptibility linked to B15 dominance. In the transplantation experiment, Madracis mirabilis and Madracis decactis exhibited divergent microbial responses despite identical environmental conditions. M. mirabilis showed an increase in Symbiodiniaceae diversity and moderate restructuring of its bacterial community, including increased richness over time. In contrast, M. decactis experienced a decline in Symbiodiniaceae diversity and maintained a comparatively stable bacterial community. These contrasting patterns highlight species-specific differences in microbial flexibility and constraint. Together, these findings support a hierarchical model of holobiont organization, where host identity exerts dominant control over both Symbiodiniaceae and bacterial community composition, while environmental stressors act as modulators, and symbiont identity may influence bacterial communities but remains secondary to host effects. This thesis highlights the importance of cross-partner integration in coral microbiome research and underscores the need to consider host-specific dynamics when assessing coral resilience under climate change.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Korallen-Holobiont Riffbildende Korallen Symbiodiniaceae Bakterien Korallenmikrobiom Korallenbleiche Umweltstress Transplantationsexperiment Madracis Hierarchisches Modell
Schlagwörter
(Englisch)
Coral holobiont Reef-building corals Symbiodiniaceae Bacteria Coral microbiome Coral bleaching Environmental stressors Transplantation experiment Madracis Hierarchical model
Autor*innen
Linn Ødegaard Yttrelid
Haupttitel (Englisch)
Community dynamics of symbiodiniaceae and bacteria in reef-building corals
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
89 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Herndl
AC Nummer
AC17558154
Utheses ID
76251
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |