Symbiosen zwischen Insekten und Bakterien sind in der Natur weit verbreitet. Geschätzte 10% aller Insekten beherbergen in ihrer Körperhöhle Bakteriozyten- assoziierte Symbionten. Diese durch direkte Vererbung weitergegebenen Symbionten sind für die Wirtsinsekten oft von essentieller Bedeutung. Sie stellen Nährstoffe zur Verfügung, die in der Wirtsnahrung abwesend sind. Die Adelgiden (Insecta: Hemiptera: Adelgidae) sind eine relativ kleine Insektenfamilie (bestehend aus ~ 65 beschriebene Arten), stellen dennoch schwerwiegende Schädlinge für das Ökosystem Wald dar. Die Adelgiden sind eine Schwesterngruppe der Phloem- saugenden Blattläuse, die als obligaten Symbionten meist Buchnera aphidicola enthalten. Das Wissen über die Bakteriozyten- assoziierten Symbionten der Adelgiden ist immer noch spärlich, aus diesem Grund wird die Adelgiden/Symbionten Symbiose in dieser Dissertationsarbeit untersucht.
Adelgiden beherbergen verschiedene vertikal übertragene Bakteriozyten- assoziierte Symbionten, die zu den Gamma- und den Betaproteobakterien gehören. Sie sind weder zu B. aphidicola noch zu anderen Insektensymbionten nah verwandt. Dem zu Folge nahmen die Adelgiden während ihrer evolutionären Entwicklung ihre eigenen Symbionten nach der Trennung von den Blattläusen auf. Basierend auf phylogenetischen Studien und Genomanalysen repräsentieren diese symbiotischen Verbindungen relativ kurzzeitige Gemeinschaften. Sowohl Co-Evolutionsereignisse zwischen Symbionten und Wirtsinsekten, wie auch ein Austausch von Symbionten wurden gezeigt. Diese evolutionären Ereignisse definieren diese Symbiose. Zukünftige Studien über die Diversität von Adelgidensymbionten und ihrer Genome wird ein tieferes Verständnis über diese Symbiose bringen. Diese Insektenfamilie könnte als Fallbeispiel für Symbiontenaustausch und Symbiontenaufnahme in Insekten dienen.Symbioses between bacteria and insects are widespread in nature. Estimated ten percent of all insects harbour bacteriocyte-associated symbionts in their body cavity. These heritable symbionts provide essential nutrients, which are absent in the hosts’ diet; therefore, they are often essential for their host insect. Adelgids (Insecta: Hemiptera: Adelgidae), members of a relatively small insect family (~ 65 described species), contain species that represent severe pests for the forest ecosystem. The adelgids are a sister group of the phloem-feeding aphids, which often harbour one single obligate symbionts called Buchnera aphidicola. Knowledge about adelgids bacteriocyte-associated symbionts is still scarce and thus the adelgid/symbiont association was examined in this thesis.
Adelgids harbour various vertically transmitted bacteriocyte-associated symbionts that belong either to Gammaproteobacteria or Betaproteobacteria. Interestingly, none of the newly found symbionts is directly related to B. aphidicola or other symbionts of insects. Based on phylogenetic and genome analyses, these relationships represent relatively recent symbiotic associations. Co-evolution between symbiont and host, and symbiont replacements were identified that define this symbiosis. Hence, adelgids acquired their own symbionts during evolution after the separation from their aphid sister group. Future studies of adelgid symbionts diversity and their genomes will bring a deeper understanding of this symbiosis. The insect family Adelgidae could serve as a case study for symbiont replacement and multiple acquisition events
