SymbioScope: Untersuchung der ökologischen Vielfalt und Dynamik von symbiotischen Interaktionen von Phytoplankton durch automatisierte Hochdurchsatz-3D-Mikroskopie
Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
Messsysteme
Virologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Photosynthetisches Plankton (Phytoplankton) bildet die Basis globaler ökologischer und wirtschaftlicher Prozesse. Hochdurchsatz-Sequenzierung von DNA und RNA bietet inzwischen die Möglichkeit, die genetische Vielfalt des Planktons in der Umwelt umfassend abzubilden. Sie hat aufgezeigt, dass die Vielfalt und Menge mikrobieller Eukaryoten im Meer (Protisten; z.B. Kieselalgen) lange unterschätzt wurde und, vermittelt aber keinerlei Informationen über deren Formen, komplexe Zellstrukturen und Verhalten. Gleichzeitig gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass biotische Interaktionen, einschließlich Symbiosen (im weiteren Sinne) zwischen verschiedenen Planktontaxa, wichtige Triebkräfte für die Ökologie und Evolution von Arten und Ökosystemen sind. Die genauere Untersuchung solcher Symbiosen bei Protisten der Umwelt bleibt aufgrund ihrer hohen morphologischen Komplexität im Vergleich zu Protisten eine Herausforderung. Es mangelt an quantitativen Hochdurchsatz-Techniken zur Erkennung, Beschreibung, Zählung und Bewertung der subzellulären Strukturen von aus dem Ozean entnommenen eukaryotischen Phytoplanktons, was zu einem blinden Fleck in der Planktonökologie führt. Im SymbioScope-Projekt habe ich daher eine Methode basierend auf automatisierter Fluoreszenzmikroskopie entwickelt, um die subzelluläre Struktur und die Interaktionslandschaft von mikrobiellem Plankton quantitativ zu messen. Diese Methode habe ich anschließend angewandt, um die symbiotische Komplexität von Guinardia delicatula, (einer dominanten eukaryotischen Phytoplanktonart vor der Küste von Roscoff) zu untersuchen. Zunächst habe ich den Effekt von RNA-Infektionen auf die Zellstruktur und Physiologie dieser Kieselalgen in lokal isolierten Kulturen untersucht. Anschließend habe ich lokale Umweltproben gesammelt, um ihre symbiotischen Interaktionen im saisonalen Verlauf zu studieren. Zur besseren Identifizierung von morphologisch divergenten Lebenszyklusstadien sowie morphologisch unbeschriebener Protisten, habe ich zusätzlich eine Markierungs- und Bildgebungs-Methode basierend auf Fluoreszenz-in-situ- Hybridisierung für Umweltproben entwickelt. Das Potential dieser Ansätze für die marine Ökologie konnte ich zudem auf weitere marine Protisten übertragen, deren symbiotischen Interaktionen und Morphologien ich in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen in Roscoff untersucht habe.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Image-based Systems Biology (Jena, Germany + hybrid). Insights into the 3D subcellular impact of viral infection in an abundant marine diatom. Selected Talk
M. Walde, C. Camplong, C. De Vargas, A.-C Baudoux & N. Simon
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Marine Imaging Workshop (Brest, France). Insights into the 3D subcellular impact of viral infection in an abundant marine diatom. Selected Talk
M. Walde, C. Camplong, C. De Vargas, A.-C Baudoux & N. Simon
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oligoN-design: First beta version
M. M. Sandin & M. Walde
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8th European Phycological Congress (Brest, France). Preliminary study on the Role of the allelopathic shuttle in the development of Alexandrium minutum. Poster
M. Long, M. Walde, L. Guillou & B. Moriceau
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8th European Phycological Congress (Brest, France). The impact of biotic interactions on subcellular structure – an automated 3D imaging approach for marine diatoms. Selected Talk
M. Walde, C. Camplong, C. De Vargas, A.-C Baudoux & N. Simon
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Viral infection impacts the 3D subcellular structure of the abundant marine diatom Guinardia delicatula. Frontiers in Marine Science, 9.
Walde, Marie; Camplong, Cyprien; de Vargas, Colomban; Baudoux, Anne-Claire & Simon, Nathalie
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Conférences Jacques Monod “Evolution des virus” (Roscoff, France). Ecological and biogeochemical implications of diatom infection by viruses
N. Simon, L. Arsenieff, M. Walde, F. Le Gall, E. Jaouen, P. Nogaret, C. Fiorile, L. Blondel, P. Riera, M. Gachenot, C. Six, E. Bigeard, C. Leroux, S. Le Panse, E. Corre, C. Berthelier, I. Probert, M. Boccara, G. Blanc, S. Monteil Bouchard, B. Moriceau, M. Gallinari & A.-C. Baudoux
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Correlative Genomics of Unicellular Eukaryotes (Sant Feliu, Spain). Meet the new stramenopile class: The Massanaxicophyceae. Poster
A. Boukkheroub, M. M. Sandin, M. Walde, N. Henry, M. Gachenot, P. Gourvil, N. Chomerat, S. Le Panse, C. Six, I. Probert & C. Bachy
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Correlative Genomics of Unicellular Eukaryotes (Sant Feliu, Spain). Subcellular imaging of symbiotic interactions in environmental marine protists. Flash Talk
M. Walde, M. M. Sandin, C. Camplong, C. de Vargas, A.-C. Baudoux & N. Simon
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EMBO Lecture Course “Imaging Marine Organisms Across Scales” (Napoli, Italy). Subcellular monitoring of symbiotic interaction in environmental marine microeukaryotes. Selected Talk
M. Walde, M. M. Sandin, C. Camplong, C. de Vargas, A.-C. Baudoux & N. Simon
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EVOLECO (Brest & Paris, France). ROSKO-GO : un observatoire augmenté à la station marine de Roscoff. Poster
J. Castel, C. Daguin Thiébaut, M. Ballenghien, A. C. Baudoux, C. Berthelier, E. Bigeard, Y. Bozec, C. Broudin, S. Bureau, A. Chambouvet, C. De Vargas, L. Dufour, L. Guillou, N. Henry, C. Houbin, F. Le Gall, S. Loisel, D. Marie, F. Partensky, M. Ratin, F. Rigaut-Jalabert, S. Romac, D. Vaulot, M. Walde, T. Comtet, L. Garczarek, C. Jeanthon, N. Simon, F. Not & E. Thiébaut.
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Journée Scientifique sur l'Observation en Milieu Marin, IFREMER (Plouzané, France). Viral infection impacts the 3D subcellular structure of the abundant marine diatom Guinardia delicatula. Talk
M. Walde, C. Camplong, C. de Vargas, A.-C. Baudoux & N. Simon
