Genetische Populationsstrukturen und Biogeographie des Cyanobakteriums Microcoleus chthonoplastes

In dieser Arbeit wurden die genetische und geographische Diversität sowie das mögliche Vorkommen von Rekombination (der Austausch genetischen Materials zwischen den Individuen) innerhalb und zwischen Populationen des benthisch-marinen, weltweit vorkommenden Cyanobakterium Microcoleus chthonoplastes untersucht. Zu diesem Zweck wurden die Nukleotidsequenzen dreier Genloci (rDNA-ITS Region, kaiC, petB/D) für 310 Proben, die aus verschiedenen Regionen der Erde stammten, analysiert. Neben der Verwendung von Kulturen wurde ein kulturunabhängiger Ansatz entwickelt, mit dem einzelne Filamente direkt amplifiziert und sequenziert werden konnten. Es konnte festgestellt werden, dass Microcoleus chthonoplastes eine hohe, vormals unentdeckte, innerartliche Variabilität auf genetischer Ebene aufweist. Das wurde besonders beim Vergleich der ITS-Region und der Haushaltsgene deutlich. Phylogenetische Bäume, die auf der Grundlage der Nukleotidsequenzen erstellt wurden, ließen bis auf wenige Ausnahmen eine Gruppierung der Organismen hinsichtlich ihrer geographischen Lage auf globaler Ebene erkennen. Auf kleinräumigerer Ebene (z.B. beim Vergleich von Proben aus der Nordsee- und Ostseeregion) konnte dagegen keine Gruppierung hinsichtlich des Herkunftsortes erkannt werden. Im Gegensatz dazu konnte an einzelnen Standorten eine hohe genetische Diversität entdeckt werden. Beim Vergleich entlang eines ökologischen Gradienten, in diesem Fall entlang eines Salinitätsgradienten, konnte eine Anordnung der Proben in Abhängigkeit von der Salinität des Standortes beobachtet werden. Rekombination wurde für M. chthonoplastes in einzelnen geographischen Regionen festgestellt. Untersuchungen von 133 Proben aus der Nordsee- und Ostseeregion ließen auf das häufige Vorkommen von Rekombination schließen.