Phylogenie von Nematoden einheimischer Greifvögel

Abstract

Nematoden gehören zu den häufigsten Endoparasiten einheimischer Greifvögel. Sie parasitieren in fast allen Organen der Greifvögel, überwiegend jedoch im Magen-Darm-Trakt oder im Atmungssystem. Wegen ihrer geringen Größe und eines sehr einheitlichen Körperbaus ist eine sichere Artidentifizierung vor allem bei eng verwandten Spezies auf der Basis morphologischer Merkmale schwierig, bei Larvenstadien meist unmöglich. Die aktuelle Phylogenie greifvogelspezifischer Nematoden, die hauptsächlich auf morphologischen und ökologischen Merkmalen beruht, wurde in dieser Studie mit Hilfe genetischer Marker überprüft. Insgesamt wurden 153 einheimische Greifvögel aus 15 Arten seziert, dabei wurden vierzehn verschiedene Nematodenspezies im Magendarm- und im Respirationstrakt gefunden. Bei 52% aller untersuchten Greifvögel wurde ein Befall mit Nematoden diagnostiziert. Aus den Nematoden wurde DNA extrahiert und die kleine Untereinheit (SSU, 18S) sowie die internal transcribed spacer II (ITS-2) Region der rDNA und ein Teilstück der mitochondrialen Cytochrom C Oxidase amplifiziert und sequenziert. Zusätzlich zu diesen Nematoden wurden Larven untersucht, die im Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR, Berlin) aus der Brustmuskulatur verschiedener Greifvögel isoliert wurden. Insgesamt wurden in 22% aller untersuchten Brustmuskelproben morphologisch nicht zu differenzierende Nematodenlarven gefunden. Durch SSCP Analyse der ITS-2 PCR Produkte konnten Larven der Nematoden Porrocaceum angusticolle, Syn¬himantus laticeps und Cyrnea mansioni identifiziert werden. Mit den Gensequenzen wurden hypothetische Stammbäume der Nematoden konstruiert und diese mit den morphologischen Stammbäumen verglichen. Beide Stammbäume stimmten überein mit Ausnahme der Familie Acuariidae, die sich im 18S Stammbaum als eng verwandt mit der Familie der Physalopteridae darstellte. Beim Vergleich der Stammbäume von Nematoden und Greifvögeln konnten keine Cospeziationsereignisse detektiert werden. Ziel dieser Studie war die Identifikation greifvogelparasitierender Nematoden mit Hilfe genetischer Marker, die Überprüfung ihrer phylogenetischen Beziehungen und eine cophylogenetische Analyse der Nematoden und ihrer Wirte. Schlagwörter: Greifvögel, Nematoden, Phylogenie, rDNA, SSU (18S), ITS-2, Cyto¬chrom Oxidase Untereinheit I, Cospeziation

Birds of prey host a wide variety of endoparasites. The majority of these endoparasites are nematodes. They can be found mainly in the digestive and respiratory system. The current accepted phylogeny of nematodes found in birds of prey is based on morphological traits. In this study molecular data were used to assess phylogenetic relationships in this group of parasitic nematodes. The aim of the study was to evaluate a method for rapid species identification, to construct a phylogeny of parasitic nematodes from birds of prey and to investigate cospeciation events between hosts and their parasites. A total of 153 birds of prey of 15 species were examined for nematodes in their digestive and respiratory tract. In 52 % of them parasitic nematodes of 14 species were found. The DNA of all nematode species was extracted. Two segments of the rDNA, the small subunit (SSU, 18S) and the intertranscribed spacer region II (ITS-2) and a part of the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I were amplified by polymerase chain reaction and sequenced. In addition breast muscle samples of birds of prey were examined for nematode larvae. In 22% of the breast muscle samples morphological undistinguishable nematode larvae were found. Using the SSCP analysis of the ITS-2 rDNA region larvae of Porrocaecum angusticolle, Synhimantus laticeps and Cyrnea mansioni could be identified. Therefore the SSCP based method is a useful molecular tool for rapid identification of ascarid and spirurid nematodes. Phylogenetic trees based on 18S and ITS-2 rDNA regions of all parasitic nematodes of birds of prey were constructed with neighbor-joining and maximum parsimony analysis. A good correlation between the molecular data and the morphology based systematic was observed, except that the spirurid family Acuariidae is closely related to the Physalopteridae as suggested by the genetic results. By comparing the phylogenetic trees ot the parasitic nematodes with the phylogenetic tree of the raptors, we have demostrated that there is no strong cospeciation of the parasites with their hosts. Keywords: birds of prey, parasitic nematodes, phylogeny, rDNA, small subunit (18S), intertranscript spacer II (ITS-2), cytochrom c oxidase subunit I, cospeciation