Diatoms from littoral zone of Lake Constance : diversity, phylogeny, extracellular polysaccharides and bacterial associations

Bahulikar, Rahul A.

Diatoms from littoral zone of Lake Constance : diversity, phylogeny, extracellular polysaccharides and bacterial associations

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Bahulikar_Diss.pdf(4.85 MB)

Date

2006

Authors

Bahulikar, Rahul A.

Title in another language

Kieselalgen des Bodensee-Litorals: Diversität, Phylogenie, extrazelluläre Polysaccharide und assoziierte Bakterien

Publication type

Dissertation

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Kieselalgengesellschaften der epilithischen Biofilme des Bodensees untersucht. Die Lebensgemeinschaften von Diatomeen und Bakterien und deren extrazelluläre lösliche Substanzen (EPS) wurden an fünf verschiedenen benachbarten Probenameorten für vier verschiedene Tiefen charakterisiert. Eine große Artenvielfalt bezüglich der Diatomeen wurde vorgefunden. Die dominanten Bakteriengruppen in diesen Proben waren β-Proteo-, CFB- und grampositive Bakterien, letztere mit hohem GC-Gehalt. In Proben aus geringeren Tiefen wurden höhere EPS-Konzentrationen vorgefunden, ferner annuale Fluktuationen bezüglich löslicher und gebundener EPS von Juni 2004 bis Juni 2005. Es wurde versucht häufig wie auch selten vorgefundene Kieselalgen zu kultivieren. Die Klassifizierung der Arten geschah anhand morphologischer Merkmale. Es wurden über 100 Stämme isoliert, die 44 Arten und 20 Genera zugeordnet werden konnten. Von 55 Isolaten wurde die 18S rDNS sequenziert und phylogenetische Stammbäume erstellt. Dabei konnten raphide Diatomeen klar von araphiden abgegrenzt werden.
Bei identischen Wachstumsbedingungen (Temperatur, Lichtstärke, Nährstoffe) wurden die EPS Sekretion hinsichtlich der Monosaccharid-Zusammensetzung untersucht. Das Verfahren wurde anhand verschiedener, in der Literatur vorhandener Methoden für die kultivierten Diatomeen optimiert. FITC-gekoppelte Lektine, DAPI und DTAF wurden zur Lokalisation verschiedener EPS-Strukturen wie Schläuche, Stiele, Kapseln und Pads verwendet. Da Diatomeen und Bakterien Biofilme dominieren wurden kontaminierte Kulturen bezüglich der bakteriellen Artenzusammensetzung mittels 16S rDNS Bibliotheken untersucht. Kulturüberstand von Diatomeen wurde mit Bodensee-Bakteriengemischen über Verdünnungsreihen inokuliert um den EPS-Abbau durch letztere zu untersuchen. Eine der dominanten Bakterienarten wurde dabei isoliert und repräsentiert ein neues Taxon.

Summary in another language

In this work, various aspects of diatom communities from epilithic biofilms of Lake Constance were studied. The diatom and bacterial community structure and extracellular polymeric substances (EPS) were studied at five nearby locations and at four different depths from epilithic biofilms. This study revealed a high species richness of diatoms and a dominance of β-proteobacteria, Cytophaga / Flavobacteria / Bacteroides (CFB) group and high GC containing gram-positive bacteria. Higher amount of EPS was observed in the samples from lower depth. Seasonal fluctuations of the diatom community and concentrations of soluble (SE) and bound EPS (BE) were studied from epilithic biofilms collected during June 2004-June 2005. The higher diversity and also higher EPS content was observed in biofilms from April 2005. We tried to cultivate dominant as well as rarely found diatom species from the biofilms and identified then by classical methods based on morphological characters. More than 100 isolates were cultivated belonging to 20 different genera and 44 species. The 18S rDNA region was sequenced from 55 diatom isolates and phylogenetic trees were constructed. They revealed a clear separation within raphid and araphid diatoms. Axenic diatoms were grown for 28 days under identical growth conditions (temperature, light intensity, nutrients) and their growth behavior, patterns of EPS secretion and the corresponding monosaccharide profiles were studied. As in this experiment we observed that a major portion of BE was remained un-extractable, various published methods were tried and finally an optimized protocol was used for the fractionation of all EPS secreted by diatoms from various genera. FITC labeled-lectins, DAPI and DTAF were used for localization of various EPS structures such as tubes, stalks, capsules and pads. As diatoms and bacteria are the dominant members in the biofilms, uni-algal diatom cultures were studied for the associated bacteria using 16S rDNA clone library approach. The spent medium from diatoms was inoculated with an epilithic bacterial community in a dilution series to explore the utilization of EPS, a natural substrate, for the growth of bacteria. One of the dominant bacterial strain was isolated found to represent a new taxon.

Subject (DDC)

580 Plants (Botany)

Keywords

diatoms,Lake Constance,lectin

Cite This

ISO 690

BAHULIKAR, Rahul A., 2006. Diatoms from littoral zone of Lake Constance : diversity, phylogeny, extracellular polysaccharides and bacterial associations [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz

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Examination date of dissertation

February 16, 2007