Search form

UG, vakgroep biologie, Onderzoeksgroep Algologie, Centrum voor Moleculaire Fylogenie en Evolutie

Contact details
Traineeship proposition
Abstract
Testimony
Admin

Stageonderwerp 2010-2011:

Deze stage kadert in een lopend onderzoeksproject die tot doel heeft de fylogenie en evolutie van groenwieren op te helderen. Dit onderzoek bestaat uit twee grote luiken: 1) soortstructuur en verwantschappen nagaan tussen nauw verwante soorten binnen specifieke groenwiergroepen, en 2) relaties tussen de grote groepen groenwieren achterhalen.
 
1) Soortstructuur en verwantschappen tussen nauw verwante soorten
 
De soortgrenzen bij algen zijn niet gemakkelijk te achterhalen op basis van morfologische kenmerken. Daarom wordt meer en meer gebruikt gemaakt van DNA sequentiegegevens om soorten af te bakenen en om de relaties tussen verschillende soorten op te helderen. Om verwantschappen tussen nauw verwante soorten te achterhalen wordt gebruik gemaakt van snel evoluerende genen. De specifieke doelstelling van deze stage is om meerdere nucleaire genen te sequeneren om zo een beter beeld te krijgen van de soortstructuur, mogelijke hybridisatie en verwantschappen tussen soorten binnen een specifieke groep van groenwieren, de Bryopsidales.
 
2) Relaties tussen groenwiergroepen
 
De ouderdom van de groenwieren wordt geschat op 1 miljard jaar. Deze ouderdom bemoeilijkt sterk het ophelderen van verwantschappen tussen de grote groepen. Het opstellen van een acurate fylogenetische boom van de groenwieren is dan ook enkel mogelijk door analyse van meerdere genen. Specifiek zal van enkele vertegenwoordigers uit de voornaamste groenwiergroepen een tiental genen worden gesequeneerd en geanalyseerd.
 
Praktisch
 
Labowerk: cultiveren van algen, DNA extractie, PCR amplificatie, sequenering, clonering
Data-analyse: sequentie assemblage, alignering van DNA sequenties, fylogenetische analyse technieken (selectie van evolutionaire modellen, maximum likelihood analyse, Bayesiaanse analyse, etc.)
 

Stageonderwerp 2009-2010: diversiteit van bacteriële symbionten in het groenwier Boergesenia

 
Veel eukaryoten leven in nauwe fysiologische associatie met bacteriën die hetzij binnen de cellen hetzij op het celoppervlak leven. Vergeleken met prokaryoten, zijn eukaryoten sterk beperkt in hun biochemisch repertoire. Om deze reden wordt verondersteld dat eukaryoten symbiotische relaties met bacteriën aangaan. Microbiële symbionten zijn reeds uitvoerig bestudeerd bij verscheidene dieren en heterotrofe protisten maar bacteriën worden ook in nauwe associatie aangetroffen met tal van algen.
Tijdens de stage zullen endosymbiotische bacteriën in het mariene groenwier Boergesenia bestudeerd worden aan de hand van verschillende moleculaire technieken. De meerkernige reuzencellen van Boergesenia zijn logische doelwitten voor intracellulaire bacteriën. Het onderzoek richt zich specifiek naar karakterisatie van de endofytische microflora, en het inzicht verwerven in de gastheerspecificiteit van de geassocieerde bacteriën en co-evolutionaire processen tussen de bacteriële symbionten en de gastheren.
De associatie tussen bacteriën en groenwieren zullen onder laboratoriumcondities, aan de hand van zuivere (unialgale) algenculturen bestudeerd worden. Boergesenia isolaten, ingezameld uit verschillende geografische locaties, worden onder steriele omstandigheden opgekweekt in marien cultuurmedium onder aangepaste licht en temperatuursregimes. Moleculaire identificatie van de intracellulaire bacteriële diversiteit gebeurd in de eerste plaats via DNA-sequentiebepaling van het 16S rDNA. Een standaard CTAB methode wordt toegepast voor DNA-extractie van de alg-protoplasten, gevolgd door PCR-amplificatie met universele prokaryote 16S rDNA primers. PCR producten zullen vervolgens gekloneerd  worden met een pGEM-T vectorsystem II plasmide. Verschillende methodes zullen worden uitgetest om de gekloneerde sequentiediversiteit te screenen, waaronder “Denaturating gradient gel electrophoresis” (DGGE) en “Restriction fragment length polymorphism” (RFLP) analyse. DNA sequentiebepaling zal gebeuren aan de hand van hand van geautomatiseerde Sanger sequencing.
Stagetaken:
- Opkweken en onderhoud van de Boergesenia algenculturen
- DNA extractie
- PCR amplificatie
- Klonering van PCR producten
- Denaturating gradient gel electrophoresis (DGGE)
- Restriction fragment length polymorphism (RFLP)
- DNA sequencing
- Sequentie editing, assemblage en analyse
 

Stageonderwerp 2005-2006

Het chloroplast genoom van Cladophora coelothrix (Cladophorales, Chlorophyta)
Het doel van deze stage is het bepalen van de volledige sequentie van het chloroplast (cp) genoom van Cladophora coelothrix. De weinige cp-genomen van groenwieren die momenteel voorhanden zijn concentreren zich voornamelijk op groenwier vertegenwoordigers die relatief dicht aan de basis liggen van de landplanten. Cladophora staat evolutief erg ver van deze reeds gekende taxa.
Chloroplast genomen bij groenwieren zijn circulair en variëren in grootte tussen de 120- 210 kb. De interne architectuur (aantal en organisatie van de genen) blijkt erg variabel te zijn, dit in tegenstelling tot de cp-genomen van landplanten. De bepaling van het Cladophora cp-genoom zal leiden tot een betere kennis van cp-genoom evolutie, maar ook tot nieuwe inzichten in de evolutie van groenwieren.
Methoden:
1) Isolatie van zuiver cpDNA gebeurt in 3 basisstappen: scheiding van chloroplasten van anderen organellen (sucrose step-gradiënt centrifugering), lysis van de chloroplasten en zuivering van het cpDNA (scheiding van A+T rijk organel DNA door CsCl ultracentrifugering).
2) Sequenering van het cp genoom. Drie verschillende methoden worden gebruikt bij groenwieren en planten: a) bereiding van plasmid libraries, b) constructie van bacterial artificial chromosomes (BAC) of Fosmid libraries, en c) amplificatie van het volledige genoom door rolling circle amplificatie (RCA).
 
a) Bereiding van een plasmid library van DNA fragmenten tussen 1200-3000 bp. Sequenering met behulp van plasmide primers.
b) Clonering van het genoom in bacterial artificial chromosomes (BAC) of Fosmid libraries heeft als voordeel dat de insert veel groter is dan bij plasmid libraries: 40-150 kb. Isolatie van cpDNA, scheiding van 40-150 kb fragmenten door pulse field gel electrophoresis (PFGE), clonering (in 284 well platen) en screening van de macroarrays met hybridisatie probes. De positieve clones knippen, shotgun cloneren en sequeneren.

c) Amplificatie van het volledige cp genoom door rolling circle amplification (RCA): isotherme amplificatie dmv bacteriophage Ph29 polymerase, in staat tot DNA synthese van meer dan 70 kb. Deze techniek werd vooral gebruikt voor amplificatie van het menselijke genoom en voor dit doel is er een commerciële kit voorhanden.

Samenvatting eindwerk 2010-2011: Evolutie van groenwieren: diepe fylogenetische relaties in de Chlorophyta en speciatie in Halimeda
Algen zijn een diverse groep van autotrofe eukaryoten die voornamelijk in het aquatische milieu leven. Algen zijn niet allemaal ontstaan uit één gemeenschappelijke voorouder, ze zijn onafhankelijk van elkaar ontstaan door endosymbiotische gebeurtenissen. Verschillende algengroepen zijn divers en ecologisch belangrijk, waaronder de groenwieren, roodwieren, bruinwieren, diatomeeën en dinoflagellaten. Dit werk richt zich vooral op het onderzoek van groenwieren, meerbepaald de Chlorophyta. Binnen de Chlorophyta bevinden zich vier grote klassen: Trebouxiophyceae, Ulvophyceae, Chlorophyceae en Prasinophyceae.
Een deel van dit onderzoek gaat over hybride speciatie in Halimeda, dit is een genus binnen de orde Bryopsidales (Ulvophyceae). Op basis van PCR en DNA sequentieanalyse van nucleaire genen worden mogelijke hybriden achterhaald. Het amplificeren van nucleaire genen is niet evident wat het weinig positief resultaat verklaart. De fylogenetische boom van het EF1a-gen bevestigt eerdere verwantschappen. Hybride speciatie kan op basis van één gen niet achterhaald worden en daarom moeten bijkomende nucleaire genen onderzocht worden.

Een ander deel van dit onderzoek gaat over de diepe fylogenetische relaties binnen de Chlorophyta: meerbepaald de Trebouxiophyceae. Recent ingezamelde stalen zijn onderzocht en geanalyseerd. Op basis van PCR en DNA sequentieanalyse van één gen kunnen geen diepe relaties achterhaald worden en daarom worden er zes chloroplastgenen onderzocht in dit werk. De fylogenetische analyses zijn gebaseerd op nucleotide en aminozuur sequenties. Deze fylogenetische bomen bevestigen enkele stellingen die al eerder achterhaald werden. Ook worden mogelijk nieuwe verwantschappen aan het licht gebracht (bijvoorbeeld het genus Lobosphaera en de Prasiola “clade”). Om alle relaties binnen de Trebouxiophyceae te achterhalen moeten meerdere genen en soorten onderzocht worden.
 
Samenvatting eindwerk 2009-2010: Fylogenie en soortafbakening binnen de groenwierordes Cladophorales en Bryopsidales, en evolutie van endosymbiotische bacteriën
Algen, een heterogene groep van autotrofe eukaryote organismen die voornamelijk in het aquatische milieu leven, zijn niet allemaal ontstaan uit één gemeenschappelijke voorouder, maar ze zijn verschillende keren onafhankelijk van elkaar ontstaan door een complexe evolutie van chloroplasten door endosymbiotische gebeurtenissen. Door het onderzoek naar de identiteit van endosymbiotische bacteriën in nu levende algen kan duidelijk worden welke invloeden endosymbiose heeft gehad gedurende de evolutie.
In dit werk wordt er voornamelijk onderzoek gedaan naar één bepaalde groep algen, namelijk de groenwierorde Cladophorales, met het oog op drie doelstellingen. Een eerste doelstelling is om specifieke fylogenetische verwantschappen binnen de Cladophorales na te gaan. Ten tweede zal aan de hand van de DNA-sequenties soorten worden afgebakend. Een derde doelstelling is de karakterisatie van endosymbiotische bacteriën in verschillende soorten Cladophorales aan de hand van DNA sequentieanalyse.
We hebben recent ingezamelde stalen onderzocht en geanalyseerd en hebben enkele specifieke fylogenetische verwantschappen binnen de Cladophorales kunnen achterhalen (bijvoorbeeld fylogenetische positie van de Australische endemen Cladophorpsis magna en Dictyosphaeria sericea). Aan de hand van fylogenetische bomen, vervaardigd op basis van behaalde DNA-sequenties, zijn een aantal mogelijk nieuwe soorten voor de wetenschap afgebakend. In dit onderzoek werd ook de diversiteit van endosymbiotische bacteriën in twee Cladophorales-stalen nagegaan. Uit dit deel van het onderzoek bleek dat de stalen een aanzienlijke verscheidenheid aan endosymbiotische bacteriën vertonen.
 
Samenvatting eindwerk 2005-2006:Moleculaire fylogenie van de Siphonocladales (Chlorophyta)
Aan de hand van moleculaire technieken wordt een fylogenetische reconstructie van de Siphonocladales gemaakt. Eerst wordt een DNA-extractie uitgevoerd, waarbij het DNA uit de cel wordt vrijgesteld. Daarna zorgt de ‘Polymerase chain reaction’ (PCR) voor het vermenigvuldigen van het DNA. De stukken DNA kunnen dan gesequeneerd worden.
Er werd een fylogenetische analyse gemaakt van 36 soorten Siphonocladales op basis van de gecombineerde SSU en partiële LSU sequentiegegevens. Deze resultaten tonen aan dat er zeven clades zijn binnen de Siphonocladales. De resultaten van de fylogenetische analyse van 159 soorten Siphonocladales op basis van de partiële LSU sequenties zijn in overeenstemming met de gecombineerde SSU-LSU analysen en tonen dezelfde voornaamste clades aan.
De SSU en LSU rDNA tonen aan dat er een nauw verwantschap is tussen Cladophoropsis membranacea en soorten uit de genera Boodlea, Phyllodictyon en Struveopsis. Daarom werden de sequenties van de variabele ITS regio’s gesequeneerd en geanalyseerd. De Cladophoropsis membranacea bestaat uit vier verschillende ‘cryptische’ soorten.

Address

KL Ledeganckstraat 35
9000 Gent
Belgium

Contacts

Traineeship supervisor
Olivier De Clerck
09 264 8500
olivier.declerck@ugent.be
Traineeship supervisor
Frederik Leliaert
09 264 8508
frederik.leliaert@ugent.be
Traineeship supervisor
Heroen Verbruggen
09 264 8507
heroen.verbruggen@ugent.be
Zoekopdracht
Klassiek
Via Map