Biofilms op Laboulbeniales-zwammen

Probleemstelling

Laboulbeniales-zwammen zijn obligaat ectoparasitaire ascomyceten die voorkomen op Arthropoda, meestal insecten. Er zijn een 2325-tal soorten beschreven in 145 genera. Laboulbeniales zijn de aliens onder de fungi. Ze vormen geen mycelium; in de plaats daarvan produceren ze miniscule, driedimensionale thalli, opgebouwd uit een receptaculum met perithecia, aanhangsels en antheridia. Ondanks een grote diversiteit aan gastheren, zijn Laboulbeniales erg gastheerspecifiek. Er zijn geen vrijlevende levensstadia en we kennen enkel seksuele reproductie. Laboulbeniales zijn microscopisch klein en worden meestal gemonteerd in permanente preparaten voor lichtmicroscopie. Andere methoden voor het observeren van Laboulbeniales zijn scanning- en transmissie-elektronenmicroscopie en röntgen-microtomografie.

Recent onderzoek met behulp van scanning-elektronenmicroscopie heeft de aanwezigheid van bacteriële biofilms aangetoond op thalli van Laboulbeniales. Biofilms worden gevonden op een groot aantal biotische en abiotische oppervlakken, maar waren onbekend op Laboulbeniales. Wat interessant was is dat de biofilms aanwezig zijn op vers verzamelde specimens, maar niet op materiaal dat werd bewaard in ethanol. Ethanol blijkt namelijk erg effectief te zijn in het verwijderen van biofilms doordat het eiwitten denatureert en lipidemembranen ontbindt.

Biofilms op Laboulbenia sp. A. Twee volwassen thalli. B. Een perithecium bedekt met bacteriën. C. Een close-up van een biofilm. Afkortingen: a, aanhangsels; p, perithecium; tf, thallusvoet (thallus foot).

Biofilms hebben belangrijke functies (onder andere biodegradatie en biosynthese), en er bestaan verschillende soorten bacterieel–fungale interacties. Om deze redenen willen we graag te weten komen uit welke soorten bacteriën deze biofilms bestaan. Is het één soort, of zijn het er meerdere? Zijn het mutualisten of pathogenen? En hangt de soortencompositie van een Laboulbeniales-geassocieerde biofilm af van de schimmelsoort, de gastheersoort, en/of het habitat?

Doelstelling

Het doel van deze bachelorproef is om de bacteriën van Laboulbeniales-geassocieerde biofilms op te kweken en te identificeren met behulp van sequentiedata. Verzamelde gastheren (loopkevers en lieveheersbeestjes) zullen worden gescreend op de aanwezigheid van Laboulbeniales. Indien aanwezig, zullen verschillende technieken worden toegepast om de bacteriën op te kweken op selectieve media. Bacteriële kolonies worden geïsoleerd in subculturen tot er pure kolonies bekomen worden. Deze kolonies zijn het startmateriaal voor DNA-extractie, PCR-amplificatie van het 16S ribosomaal RNA gen. Moleculaire soortbepaling gebeurt dan op basis van de gegenereerde sequenties. De student maakt tijdens deze bachelorproef kennis met een onderbestudeerde groep schimmels en hun geassocieerde biofilms. Technieken die worden aangeleerd zijn het opkweken van bacteriën en moleculair werk (DNA-isolatie, PCR, sequentie-analyse). Dit project is in samenwerking met Maarten Lubbers, PhD student aan de Universiteit Leiden en onderzoeker in het Natuurhistorisch Museum Rotterdam.

Referenties

Deveau A, Bonito G, Uehling J, Paoletti M, Becker M, Bindschedler S, Hacquard S, Herve V, Labbe J, Lastovetsky OA, Mieszkin S, Millet LJ, Vajna B, Junier P, Bonfante P, Krom BP, Olsson S, van Elsas JD, Wick LY. 2018. Bacterial–fungal interactions: ecology, mechanisms and challenges. FEMS Microbiology Reviews 42(3): 335-352. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy008

Haelewaters D, Blackwell M, Pfister DH. 2021. Laboulbeniomycetes: Intimate fungal associates of arthropods. Annual Review of Entomology 66: 257-276. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-013020-013553 [pdf]

Lubbers M, Lamers GEM, De Kesel A, Nedvěd O, Haelewaters D. In review. Bacterial biofilms on thalli of Laboulbeniales: a community uncovered. Sydowia. (PDF beschikbaar op aanvraag.)