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Georg Steinert

Georg Steinert

Kurzdarstellung der Diplomarbeit "Molekulare Untersuchung der Miesmuschel (Mytilus edulis) im Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer".

Drei Vertreter der Muschelgattung Mytilus sind entlang der europäischen Küsten angesiedelt. Das Mittelmeer und Teile der spanischen sowie französischen Atlantikküste sind der Lebensraum von M. galloprovincialis. Die Ostsee gilt als das Refugium von M. trossulus. Der bekannteste Vertreter, M. edulis, besiedelt den Großteil der europäischen Küsten und Meere: vom Atlantik, über die Nordsee, bis in das europäische Nordmeer. In Habitaten mit sympatrischen Vorkommen dieser Muscheltaxa entstehen sehr häufig Hybridzonen.

Trotz zahlreicher phylo- und populationsgenetischer Untersuchungen europäischer Mytilus-Populationen, ist der molekular-genetische Status der Miesmuschel im niedersächsichen Wattenmeer gänzlich unbekannt. Aus diesem Grunde ist das Ziel meiner Arbeit eine erstmalige molekular-taxonomische Feststellung der Artzusammensetzung der Mytilus-Populationen. Hierfür wurde eine taxonomische Differenzierung anhand artspezifischer Fragmentlängen der Sequenz des Klebeproteins der Byssusfäden durchgeführt (nach Inoue et al. 1995).

Weiterhin wurden im Folgenden erstmals die verwandtschaftlichen Verhältnisse der niedersächsischen M. edulis Population mit einer Vielzahl phylogenetischer und populationsgenetischer Analysemethoden detailliert untersucht. Basierend auf zwei mitochondrialen Sequenzfragmenten (Cytochrome-c-Oxidase Untereinheit 1 und einem Abschnitt der Kontrollregion) wurden unter anderem Maximum Likelihood Haplotypenstammbäume (Abbildung 1) und Haplotypen-Netzwerke (Abbildung 2) erstellt, sowie eine Analyse der molekularen Varianz (AMOVA) durchgeführt.

Insgesamt wurden 13 Miesmuschelbänke (Abbildung 3) zwischen März und Juli 2009 im Rückseitenwatt des Nationalparks „Niedersächsisches Wattenmeer“ beprobt. Das Probenahmegebiet erstreckt sich von den Muschelbänken vor Borkum bis an die Wurster Küste jenseits der Wesermündung und deckt somit fast die gesamte Länge der niedersächsischen Küstengewässer ab.

Als Ergebnis dieser Untersuchung gelang mir die erstmalige Identifizierung von M. edulis / galloprovincialis Hybriden innerhalb niedersächsischer Miesmuschel-Populationen. Der prozentuale Anteil ist mit 1% Hybride gegen 99% M. edulis sehr gering und entspricht den Ergebnissen niederländischer Studien (Luttikhuizen et al. 2002, Kijewski et al. 2009). Die phylo- und populationsgenetischen Untersuchungen ergeben das Bild einer panmiktischen Miesmuschel-Population, deren uneingeschränkter Genfluss mit großer Wahrscheinlichkeit auf das dynamische Strömungsregime im Wattenmeer und der damit zusammenhängenden planktischen Larvenphase innerhalb der Wassersäule zurückzuführen ist.

Projektmitarbeiter: Georg Steinert, Olaf Bininda-Emonds
Förderung: EWE-Stiftung

Brief summary of the diploma project "Molecular investigations of the Blue Mussel (Mytilus edulis in the Niedersächsisches Wattenmeer national park"

Three species of the blue mussel, Mytilus, occur in the North Sea region: M. edulis, M. galloprovincialis and M. trossulus. Hybridization is likely to occur in areas where the their distributions overlap. The blue mussel (M. edulis) is supposed to be the indigenous species in the Lower Saxonian Wadden Sea. Recent studies examined the taxonomic status and genetic composition of Mytilus populations in the Netherlands, Great Britain and the Baltic Sea in general. However, to my knowledge comparable genetic studies in the German Wadden Sea of this genus were never carried out.

A total of 504 mussels from 15 sample areas were assayed for the Nuclear DNA gentic marker Me 15/16. I analyzed the mussels genetic structure using phylo- and populationgenetic methods. Therefore two fragments of maternal transmitted mitochondrial DNA, comprising parts of cytochrome c oxidase subunit one and the first variable domain of the control region were sequenced from >120 individuals. The mussels were identified as 99% M. edulis and 1% M. edulis / galloprovincialis hybrids composed of two mixed genotypes. Overall, genetic composition results showed a heterogeneous population structure due to unrestricted gene flow within the sampling area.

This is the first record of the presence of hybrid Mytilus mussels in the North Saxonian Wadden Sea. Additionally, this is the first genetic demonstration of a M. edulis panmictic population structure of the North Saxonian intertidal. The observed heterogenous population can be attributed to extensive larval dispersal linked to the prevailing hydrodynamic conditions in the intertidal back barrier basins of the Wadden Sea.

Project participants: Gerog Steinert, Olaf Bininda-Emonds
Funding: EWE-Foundation

Referenzen / References

Inoue, K., J.H. Waite, M. Matsuoka, S. Odo, S. Harayama (1995). Interspecific variations in adhesive protein gene squencies of Mytilus edulis, M. galloprovincialis and M. trossulus. Biological Bulletin 189:370-375.

Kijewski, T., J. W. M. Wijsman, et al. (2009). Genetic composition of cultured and wild mussels Mytilus from the Netherlands and transfers from Ireland and Great Britain. Aquaculture 287(3-4): 292-296..

Luttikhuizen, P.C., A. Koolhaas, et al. (2002). Mytilus galloprovincialis-type foot-protein-1 alleles occur at low frequency among mussels in the Dutch Wadden Sea. Journal of Sea Research 48(3): 241-245.

Webmastetgt7er: p7Olaff08 Bivaoqsnindyxdwla-Emonds (olsclaf.brbkjininda@uqdbuolot.de) (Stand: 10.09.2018)