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Characterization of the association between bacterial ectosymbionts and Robbea sp. 2 nematodes from the Caribbean

Bayer, Christoph (2008) Characterization of the association between bacterial ectosymbionts and Robbea sp. 2 nematodes from the Caribbean.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Ott, Jörg

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DOI: 10.25365/thesis.2421
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29503.49735.628569-3

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Abstract in German

Marine thiotrophe Symbiosen sind nicht nur in Lebensräumen wie der Tiefsee, in denen kein Sonnenlicht zur Energiegewinnung genutzt werden kann, von fundamentaler Bedeutung, sondern finden sich auch in seichten Gewässern. Marine Nematoden, die schwefeloxidierende bakterielle Symbionten auf ihrer Kutikula tragen (Stilbonematinae, Desmodoridae) kommen im Sand seichter Gewässer vor, in denen oxidierte O2 -reiche Schichten reduzierte H2S-reiche Schichten überlagern. Die Wanderung der Nematoden durch die Chemokline schafft gute Bedingungen für das Wachstum der angehefteten Symbionten, die den Nematoden als wichtigste Nahrungsquelle dienen. Aufgrund der Einfachheit dieser Assoziation haben sich Stilbonematinae für das Verständnis der Etablierung von Symbiose bereits als nützlich erwiesen. Trotzdem wurde bisher nur die Assoziation von Laxus oneistus beschrieben. Dort konnte gezeigt werden, dass der Symbiont einem einzigen Phylotyp der Klasse Gammaproteobakteria zugeordnet werden kann. In dieser Arbeit haben wir einen noch unbeschriebenen Stilbonematiden und dessen bakteriellen Symbionten von den Kaiman Inseln charakterisiert. Die Oberfläche des Wurms ist bedeckt von einer weissen, ein-schichtigen Lage von Kokken, die morphologisch einheitlich sind. 18S rDNA phylo-genetische Analysen zeigten, dass der Nematode zu den Stilbonematinae gehört. Da er aus morphologischer Sicht ein Mitglied der Gattung Robbea ist, haben wir die 18S rDNA mit zwei Vertretern dieses Genus verglichen. Wir konnten zeigen, dass sie-obwohl morphologisch eng verwandt-in der 18S rDNA Analyse nicht in eine ge-meinsame Gruppe fallen. Um die Diversität der Symbionten des Bakterienmantels zu bestimmen, haben wir auf PCR und FISH basierende Analysen durchgeführt und konnten zeigen dass nur ein Phylotyp an der Kutikula des Wurms existiert. In 16S rDNA Analysen gruppierten die Symbionten aller drei Robbea-Arten mit den schwefeloxidierenden Symbionten von Laxus oneistus und marinen darmlosen Oligochaeten. Das Vorhandensein und die Phylogenie des aprA Gens bei den Symbionten aller drei Robbea-Arten ist ein Hinweis, dass sie reduzierte Schwefelverbindungen als Energiequelle nutzen können. Schließlich konnten wir zum ersten Mal einen frei lebenden stilbonematinen Symbionten der Stilbonematinae in der Umwelt nachweisen.

Schlagwörter in Deutsch

thiotrophe Symbiose / Stilbonematinae / marine Nematoden / frei lebende Symbionten / Robbea

Abstract in English

Thiotrophic symbiosis is of fundamental importance for life, not only in deep sea habitats, where no sunlight can be harnessed to generate energy, but also in shallow water environments. Free-living marine nematodes carrying sulfur-oxidizing bacterial symbionts on their cuticle (Stilbonematinae, Desmodoridae) occur in shallow water at the in-terface between O2-rich and hydrogen sulfid-rich sand layers. Migration of the nematodes through the chemocline favours the growth of the symbionts, which represent the nematodes’ major food source. Due to the relative simplicity of this association, stilbonematids have already proven to be useful for the understanding of symbiosis establishment. Nevertheless, only the Laxus oneistus association was analyzed so far and the bacterial symbiont found to belong to one single phylotype of Gammaproteobacteria. Here, we character-ized Robbea sp.2, a yet undescribed stilbonematid inhabiting a back-reef sand bar off Little Cayman (Cayman Islands). 18S rDNA-based phylogenetic analysis showed that the nematode belongs to the Stilbonematinae. Although morpho-logical analysis assigned it to the genus Robbea, this genus was not supported at the molecular level in our phylogenetic reconstruction. The surface of Rob-bea sp.2 is covered by a monolayer of morphologically undistinguishable white cocci. We performed PCR and FISH-based analysis and could show that only one phylotype is present on the worms’ cuticle. In a 16S rDNA-based tree, the symbionts of Robbea sp.2 could be placed in one cluster comprising the sulfur-oxidizing symbionts of L. oneistus and those of marine gutless oligochaetes. The presence and phylogeny of the aprA gene indicated that the symbionts can use reduced sulfur compounds as an energy source. Finally, we detected the 16S rDNA of the Robbea sp.2 symbionts not only in the vicinity of the worm´s habitat, but also in seawater collected far off the reef. This is the first report of the presence of a thiotrophic symbiont in off-shore surface seawater.

Schlagwörter in Englisch

thiotrophic symbiosis / Stilbonematinae / marine nematodes / free-living symbionts / Robbea

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Bayer, Christoph
Title: Characterization of the association between bacterial ectosymbionts and Robbea sp. 2 nematodes from the Caribbean
Umfangsangabe: 36 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2008
Language: ger ... Deutsch
Supervisor: Ott, Jörg
Assessor: Ott, Jörg
Classification: 42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
42 Biologie > 42.21 Evolution
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
42 Biologie > 42.71 Invertebrata: Allgemeines
AC Number: AC07531616
Item ID: 2421
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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