• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
  • Faculty of Environmental Sciences and Natural Resource Management (MINA)
  • Master's theses (IMV)
  • View Item
  •   Home
  • Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
  • Faculty of Environmental Sciences and Natural Resource Management (MINA)
  • Master's theses (IMV)
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Rekonstruering av cyanobakterien Planktothrix sine forekomster i Hålandsvatnet fra 1980 fram til 2014 under påvirkning av den vertsspesifikke parasitten Chytridiomycota

Westerås, Anne Charlotte
Master thesis
Thumbnail
View/Open
Westerås_masteroppgave_2016.pdf (2.438Mb)
URI
http://hdl.handle.net/11250/2398306
Date
2016-08-09
Metadata
Show full item record
Collections
  • Master's theses (IMV) [128]
Abstract
Cyanobakterier har eksistert i ~ 3,5 milliarder år, noe som gir dem en historisk evolusjonær fordel ved

tilpasning til enten menneskeskapte eller naturlige endringer. Algene kan danne oppblomstringer som

ofte er giftige, hvorpå toksiske forekomster er et resultat av oligopeptid-produksjon. Slike peptider kodes

av en meget gammel del av cyanobakterienes genom, og individer innenfor samme algepopulasjon kan

ha ulik oligopeptid sammensetning eller profiler. Derfor antas horisontal genoverføring, rekombinasjon

og dupliserende hendelser innenfor cyanobakterienes genom å være opprinnelsen til deres strukturelle

mangfold i dag. Slike forskjeller i oligopeptider anvendes for å dele Planktothrix inn i typer, eller

kjemotyper. Dette studiet forsøker å rekonstruere Planktothrix sine forekomster i Hålandsvatnet fra 1980

til 2014. Studiet inkluderer også chytride-soppen som er i stand til å parasittere Planktothrix for å se på

rollen chytridene spiller for variasjon i oligopeptid-sammensetning. Forskningen ble gjennomført for å

finne ut om chytridene utgjør en drivkraft til variasjon blant Planktothrix populasjonene i Hålandsvatnet,

hvor antropogene- og klimatiske påvirkninger ellers antas å ha sterk innvirkning. Primere utviklet for å

finne Planktothrix variasjon ble brukt til å identifisere fire kjemotyper, inkludert Kjemotype 1, -5, -7 og

-9. Det ble også studert chytride-DNA, samt algepigmenter i 1 cm tykke lag fra sedimentkjerner.

Resultatene indikerer at Kjemotype 1 og -7 begge var til stede mens Kjemotype 5 og -9 manglet.

Chytrider ble også identifisert, og ser ut til å fungere som pådrivere til variasjon i Planktothrixpopulasjonen

i Hålandsvatnet. Resultatene tyder på at kjemotypene har økende variasjon fra år til år,

med oppblomstringer som reduseres raskt og en positiv sammenheng mellom mangfold av genotyper

og varighet av algeoppblomstringene. Dette tilsvarer Red Queen hypotesen, hvor coevolusjon mellom

parasitt og vert forklares med et «kappløp» for å oppnå best fitness. Planktothrix og chytrider har ulik

lys- og temperaturtoleranse, hvorpå Hålandsvatnets overvåkingsdata antyder at innsjøens

chytridiomycosis av Planktothrix sjelden hindres av lave temperaturer. Dette kan resultere i en mangel

på termiske refugier for cyanobakterien. Derfor, basert på Red Queen hypotese, for å unnslippe chytrideindusert

stress, må Planktothrix danne nye oligopeptider. Mangfoldet reduserer stresset fra soppen på

bestemte varianter, noe som åpner for økt Planktothrix-diversitet. Dette er grunnen til at

chytridiomycosis på Planktothrix populasjonen i Hålandsvatnet fungerer som en drivkraft til økt

Planktothrix diversitet. Dette studiet tyder også på at utveksling av DNA-sekvenser og/ eller hele

filamenter av Planktothrix ved regional genflyt kan være mulig mellom innsjøer over lengre avstander.

Kjemotyper oppdaget i Hålandsvatnet er tidligere påvist i Øst-Norge, over 300 kilometer unna. Inntil nå

har det vært relativt lite forskning basert på bruk av sediment for å analysere Planktothrix DNA.

Offentlig forvaltning kan bruke sediment for å bestemme tilstedeværelsen av giftproduserende alger i

tidligere uovervåkede innsjøer for å gjennomføre nødvendige tiltak. Mer forskning er nødvendig for å

videreutvikle metoder for å øke forståelsen av Planktothrix-chytride interaksjoner. Dette er svært viktig

for bærekraftig forvaltning av dagens vannressurser.
 
Cyanobacteria have existed for ~3.5 billion years, giving them a historical evolutionary advantage in

adapting to either anthropogenic or natural changes. Cyanobacteria may form blooms, which are often

toxic. This toxicity can be found in the cyanobacteria Planktothrix, and is the result of oligopeptide

production. While such peptide-codes are a very old part of the cyanobacteria genome, individuals

within the same algae population may have different oligopeptide compositions or profiles. Hence,

horizontal gene transfer, recombination and duplicative events within the cyanobacteria genome are

believed to be the origin of their structural diversity today. Such differences in oligopeptide profiles are

used to seperate Planktothrix into types, or chemotypes. This study attempts to reconstruct Planktothrix

distribution based on chemotypes in lake Hålandsvatnet from 1980 until 2014. The study also includes

the chytrid fungi, capable of Planktothrix parasitism to look at the role chytrids play in oligopeptide

variations. Research was conducted to discover whether the chytrids constitute an impetus to any

variation found among Planktothrix populations in Hålandsvatnet, where anthropogenic- and climatic

influence otherwise are believed to have a strong impact. Primers developed to detect Planktothrix

variation were used to identify four chemotypes, including Chemotype 1, -5, -7 and -9. Chytrid-DNA

was analyzed as well as algal pigments in 1cm samples down the sedimentcores. Results indicate that

Chemotype 1 and -7 were both present while Chemotypes 5 and -9 were missing. Chytrids were also

identified and appear to be acting as driving forces for variation in the Planktothrix population of lake

Hålandsvatnet. The results indicate that the chemotypes have increasing variation from year to year,

with blooms that decrease rapidly and a positive correlation between diversity of genotypes and duration

of algal blooms. This corresponds to the Red Queen hypothesis, coevolution between parasite and host

explained by a “race” to achieve the best fitness. Planktothrix have different light and temperature

tolerance ranges than chytrids, whereupon lake Hålandsvatnets monitoring data suggests that its chytrid

populations rarely are reduced by low temperatures. This might result in a lack of thermal refuge for

Planktothrix. Therefore, based on the Red Queen hypothesis, in order to escape chytrid-induced

stress, Planktothrix need to form new oligopeptides. This diversity decreases the pressure of the fungus

on specific variants, allowing for increased Planktothrix-diversity. This is why chytridiomycosis on

the Planktothrix population in lake Hålandsvatnet works as a driving force in the oligopeptide variations

in the Planktothrix population of lake Hålandsvatnet. This research also indicates that regional gene

transfer, exchange of DNA fragments and/ or entire filaments of Planktothrix may be possible between

lakes over longer distances. Hence, chemotypes discovered in lake Hålandsvatnet is also detected in the

eastern Norway, over 300 kilometers away. Until now there has been relatively little research based on

use of sediment to analyze Planktothrix DNA. Public management could use sediment to determine

presence of toxic phytoplankton in previously unmonitored lakes so as to implement appropriate action.

More research is needed to further develop methods to increase the understanding of the Planktothrixchytrid

interaction. This is very important for sustainable managing today's water resources.
 
Publisher
Norwegian University of Life Sciences, Ås

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit