Identifizierung der endo- und ectosymbiontischen Bakterien und cellulolytischen Aktivitäten der symbiontischen Flagellaten der australischen Termite Mastotermes darwiniensis
The lower wood-feeding Australian termite Mastotermes darwiniensis Froggatt (Fig. 1) is the only living member of the family Mastotermitidae. The complex symbiotic hindgut flora consists of protozoa (formerly named Archaezoa; Cleveland & Grimstone 1964; Brugerolle & al. 1994; Berchtold & König 1995; Fröhlich & König 1999a, b), bacteria (Berchtold & König 1996; Berchtold & al. 1999), archaea (Fröhlich & König 1999a, b) and yeasts (Prillinger & al. 1996; Schäfer & al. 1996). The digestive system of Mastotermes darwiniensis consists of the foregut with the crop and the gizzard, the midgut, and the hindgut (Noirot & Noirot-Timothée 1969; 1995). The hindgut consists of five segments (P1 – P5): the proctodeal segment, the enteric valve, the paunch, the colon and the rectum. The paunch is the main microbial fermentation chamber, but the colon also contains microorganisms. The paunch is subdivided into a dilated thin-walled region (P3a) and a thick walled more tubular region (P3b) (Fig. 1c). In the case of Mastotermes darwiniensis oxygen diffusion gradients could be detected up to 100 μm below the epithelium (Berchtold & al., 1999).Termiten sind mit die wichtigsten holzabbauenden Insekten. Die Darmmikrobiota spielt eine unverzichtbare Rolle im Abbau der Nahrung. Sie besteht aus Bakterien, Archaebakterien (Archaea), Flagellaten und Hefen. Die einzigartigen Flagellaten der Termiten sind sehr früh in der Evolution der Eukaryoten abgezweigte Einzeller, die zu den Preaxostyla (Oxymonadida) und Parabasalia (Cristamonadida, Spirotrichonymphida, Trichomonadida, Trichonymphida) gehören. Die australische Termite Mastotermes darwiniensis ist die einzige heute noch lebende Art der primitiven Termitenfamilie Mastotermitidae. In der Gärkammer im Hinterdarm leben die vier größeren Flagellaten Koruga bonita, Deltotrichonympha nana, Deltotrichonympha operculata und Mixotricha paradoxa. Weiterhin kommen die zwei kleineren Flagellaten Metadevescovina extranea (Cristamonaden) und Pentatrichomonoides scroa (Trichomonaden) vor. Die Flagellaten selbst sind Wirte von ecto- und endosymbiontischen Prokaryoten. Von Zellextrakten der nichtkultivierbaren größeren Flagellaten wurden zwei Endoglucanasen mit einer ähnlichen apparenten Masse von 36 kD isoliert. Sie zeigten signifikante Homologie zu termiteneigenen Cellulasen. Die entsprechenden Gene wurden nicht im mRNA-Pool der Flagellaten gefunden, sondern in den Speicheldrüsen von Mastotermes darwiniensis. Das deutet darauf hin, dass die intestinalen Flagellaten auch die Wirtsenzyme für die Cellulosehydrolyse benutzten. Andererseits besitzen mindestens Koruga- und Deltotrichonympha-Species auch eigene Cellulasegene. Im Darminhalt der Termiten wurden allerdings auch drei Cellulasen nachgewiesen, die von den Flagellaten stammen sollten
