Diversität und Funktionen der mit der Ameisengattung Pseudomyrmex (Lund, 1831) assoziierten Bakterien

Dateibereich 22472

3,31 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 23.07.2009

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
EilmusDissertation2009.pdf23.07.2009 11:19:163,31 MB
Der Ameisengattung Pseudomyrmex gehören zahlreiche Baum bewohnende Arten an, die z. T. unabhängig voneinander enge Mutualismen mit verschiedenen myrmekophytischen Pflanzen eingegangen sind. Dabei verteidigen die Ameisen ihre Wirtspflanze gegen Fraßfeinde. Wie war es möglich, dass sich innerhalb dieser Gruppe so oft Generalisten mit breitem Nahrungsspektrum zu z. T. hoch spezialisierten Pflanzenameisen mit rein pflanzlicher Ernährungsweise entwickeln konnten? Oftmals liegt der Schlüssel zum Verständnis spezialisierter phytophager Insekten in ihrem Mutualismus mit Mikroorganismen, die ihnen helfen, ihre Nahrung zu verdauen und diese durch Syntheseleistungen mit essentiellen Nährstoffen wie Aminosäuren und Sekundärstoffen wie z. B. Vitaminen anzureichern. Ist es daher möglich, dass es symbiotische Bakterien sind, die es anzestral räuberischen und generalistischen Ameisen ermöglicht haben, hoch spezialisierte Vegetarier zu werden? Als konkrete Problemstellungen ergaben sich hieraus folgende Fragen: Welche bakteriellen Gemeinschaften lassen sich in Vertretern der Gattung Pseudomyrmex überhaupt finden? Unterscheidet sich die Bakterienausstattung zwischen den Mutualisten und den parasitischen Ameisen? Was ist die Funktion der Bakterien? Ist die mit den Ameisen assoziierte Bakteriengemeinschaft vielleicht sogar in der Lage, atmosphärischen Stickstoff zu fixieren? Um einen möglichst umfassenden Überblick über die mit Pseudomyrmex assoziierten Bakterien zu gewinnen, wurde eine Variante der tRFLP-Methode (Terminaler Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus) unter Nutzung des Computerprogramms TReFID (Terminal Restriction Fragment Identifying Program) eingesetzt (Rösch und Bothe 2005, Rösch et al. 2006). Dabei werden nach einer spezifischen PCR zur Amplifikation des prokaryotischen 16S rRNA-Gens mit fluorochrommarkierten Primern die Amplifikate einem genau definierten Restriktionsverdau mit 13 verschiedenen Enzymen unterzogen. Die entstehenden terminalen markierten Fragmente werden von TReFID automatisch mit einer Prokaryoten-Datenbank abgeglichen und all diejenigen Mikroorganismen identifiziert, deren tRF-Muster (Restriktionsfragmentmuster) mit bekannten Datenbankeinträgen übereinstimmen. Diese Methode erlaubt eine qualitative Analyse der Diversität einer Bakteriengemeinschaft. Die tRFLP-Methode wurde auf drei Arten der Gattung Pseudomyrmex angewandt, die drei unterschiedliche Lebensweisen repräsentieren: mutualistische Pflanzenameise, opportunistischer Ameisenpflanzenparasit und generalistische Ameise. Ferner wurden die mutualistischen Akazien der Akazienameisen und einige myrmekophile Akazienarten untersucht und alternative mikrobiologische Verfahren (Klonierung und Kultivierung) als Vergleichsmöglichkeit zur tRFLP-Methode herangezogen. Die mit den Ameisen assoziierte bakterielle Gesellschaft konnte dabei erfolgreich charakterisiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die mit den Ameisen assoziierte Bakteriengemeinschaft sehr viel diverser war, als bisherige Untersuchungen an anderen verwandten Ameisengattungen dies hätte vermuten lassen. Dabei dominierten die Gruppen α-, β- und γ-Proteobacteria, Actinobacteria, Spirochaetes, Sphingobacteria, Bacilli, Clostridia, Flavobacteria und Bacteroidetes, die 90 % der Diversität der tRF-Muster darstellten. Zudem ähnelte die bakterielle Gemeinschaft sehr jener der Termiten. Da es sich bei der Biozönose des Termitendarms um eine Anpassung an defizitäre, einseitige Kost (Cellulose) handelt, konnte vermutet werden, dass eine derartige Funktion auch bei den Ameisen vorliegt. Es konnten viele Mikroorganismen nachgewiesen werden, die auf fermentative Prozesse und Stickstoff-Recycling im Darm der Ameisen schließen lassen. Die Beobachtung einer aktiven Ethin-Reduktion deutete auf aktive Nitrogenase und damit Stickstoff-Fixierung bei P. gracilis und P. salvini hin, dies konnte jedoch bislang mittels 15N2-Isotopenanalyse nicht bestätigt werden. Dafür ergaben die Daten der 15N2-Isotopenanalyse der Freilandproben von P. salvini, dass sich anders als bislang vermutet, diese Ameisenart in situ rein pflanzlich ernährt. Weitere Versuche insbesondere mit P. ferrugineus, P. gracilis aber auch weiteren arborealen und bekanntermaßen auf pflanzliche Kost, extrafloraler Nektar oder Honigtau spezialisierten Ameisenarten mit der 15N2-Methode erscheinen als erforderlich, um endgültig Stickstoff-Fixierungskapazitäten von Ameisen und deren assoziierte Mikroorganismen aufdecken oder widerlegen zu können.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Biologie » Allgemeine Botanik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik) » 580 Pflanzen (Botanik)
Stichwörter:
Pseudomyrmex, Acacia, bacteria, myrmecophytes, mutualism, Mexico
Beitragende:
Prof. Dr. Heil, Martin [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Bayer, Peter [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr. Burda, Hynek [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
21.07.2009
Dokument erstellt am:
03.08.2009
Promotionsantrag am:
25.03.2009
Dateien geändert am:
23.07.2009
Medientyp:
Text