Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung von Mikroalgen-Kulturstämmen unterhalb des Artniveaus. Für Service-Kulturensammlungen sind diese Untersuchungen wichtig, um die genetische Diversität der vorhandenen bzw. neu aufzunehmender Kulturen zu erfassen, Stämme eindeutig zu identifizieren oder auch Kontaminationen auszuschließen. Zu diesem Zweck wurden häufig in der Forschung genutzte Stämme von Mikroalgen mithilfe von genetischen Fingerabdrücken, die mit der AFLP (amplified fragment length polymorphism) Technik generiert wurden, untersucht. Mittels AFLP was es möglich, verschiedene Stämme derselben Art (Chlorella vulgaris) zu unterscheiden und für jedes Isolat einen charakteristischen genetischen Fingerabdruck zu erhalten. Da diese genomischen Variationen innerhalb derselben Art auch mit Unterschieden in physiologischen/biochemischen Eigenschaften korreliert sein können, ist es wichtig genau festzuhalten, welches Isolat für einen Versuch oder eine biotechnologische Anwendung verwendet wurde. Mit der AFLP-Technik war es ferner möglich, phänotypisch unterschiedliche Mutanten von Parachlorella kessleri und den entsprechenden Wildtyp zu unterscheiden. Normalerweise ist es mit AFLP nicht möglich, Algenkulturen zu untersuchen, die mit anderen Organismen kontaminiert sind. Das Problem hierbei ist, dass bei den generierten Fragmenten nicht unterschieden werden kann, ob sie von der Alge stammen oder von der Kontamination. Es konnte hier jedoch gezeigt werden, dass kontaminierte Kulturen trotzdem mit AFLP untersucht werden können. Hierzu war es nötig, Kulturen mit unterschiedlichem Verhältnis von Algen- und Bakterienzellen zu untersuchen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Infektionen von Algenkulturen mit Viren, die meistens schwer nachzuweisen sind, mittels AFLP festgestellt werden können. Kryokonservierung ist mittlerweile die Methode der Wahl zur Langzeitaufbewahrung von Mikroalgen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Aufbewahrungsmethode genetisch stabile Kulturen über Jahrzehnte hinweg garantieren kann. Jedoch wurde bis heute die genetische Stabilität von kryokonservierten Algen noch nicht überprüft und deshalb in der vorliegenden Arbeit mithilfe der AFLP-Technik untersucht.

Mon projet de doctorat était de créer un pipeline pour taxono-génomique pour la comparaison de plusieurs génomes bactériens. Deuxièmement, je automatisé le processus d'assemblage (NGS) et annotation à l'aide de divers logiciels open source ainsi que la création de scripts de maison pour le laboratoire. Enfin, nous avons intégré le pipeline dans la description de plusieurs espèces bactériennes de laboratoire sur. Cette thèse est divisée principalement en Taxono- génomique et Microbiogenomics. Les avis de la section taxono-génomique, décrit sur les avancées technologiques en génomique et métagénomique pertinentes dans le domaine de la microbiologie médicale et décrit la stratégie taxono-génomique en détail et comment la stratégie polyphasique avec des approches génomiques sont reformatage de la définition de la taxonomie bactérienne. Les articles décrivent les bactéries cliniquement importantes, leur séquençage complet du génome et les études génomiques comparatives, génomiques et taxono-génomique de ces bactéries. Dans cette thèse, j'ai inclus les articles décrivant ces organismes: Megasphaera massiliensis, Corynebacterium ihumii, Collinsella massiliensis, Clostridium dakarense. Bacillus dielmoensis, jeddahense, Occidentia Massiliensis, Necropsobacter rosorum et Pantoea septica. Oceanobacillus / My PhD project was to create a pipeline for taxono-genomics for the comparison of multiple bacterial genomes. Secondly I automated the process of assembly (NGS) and annotation using various open source softwares as well as creating in house scripts for the lab. Finally we incorporated the pipeline in describing several bacterial species from out lab. This thesis is subdivided mainly into Taxono-genomics and Microbiogenomics. The reviews in taxono-genomics section, describes about the technological advances in genomics and metagenomics relevant to the field of medical microbiology and describes the strategy taxono-genomics in detail and how polyphasic strategy along with genomic approaches are reformatting the definition of bacterial taxonomy. The articles describes clinically important bacteria, their whole genome sequencing and the genomic, comparative genomic and taxono-genomic studies of these bacteria.

Le genre Angraecum est un groupe d’orchidées tropicales qui compte environ 221 espèces réparties en Afrique subsaharienne, dans l’ouest de l’Océan Indien, et au Sri Lanka. Plus de la moitié des espèces se trouvent à Madagascar, dont au moins 90% sont endémiques à l’île. L’étude systématique et taxonomique du genre Angraecum a toujours été problématique à cause de sa grande diversité morphologique. Pour faciliter la classification, des sections ont été établies dont la plus connue est celle de Garay (1973), qui regroupe les espèces sous 19 sections. Plusieurs analyses phylogénétiques avaient montré que le genre Angraecum et les sections de Garay ne sont pas monophylétiques. Cependant, aucune révision systématique n’a été apportée à cause du faible échantillonnage dans ces analyses. En incorporant un plus grand nombre d'espèces et en ajoutant d’autres caractères morphologiques dans l’analyse, nous avons apporté une plus grande résolution à la reconstruction phylogénétique du groupe. Cette résolution concerne surtout les nœuds plus profonds qui représentent les différents clades à l’intérieur d'Angraecum, qui correspondent à des sections naturelles. A partir de ces clades, nous avons redéfini 14 sections monophylétiques toute en reconnaissant cinq nouvelles. Grâce à cette nouvelle phylogénie d'Angraecum, nous avons pu étudier la diversification du genre et de la sous-tribu Angraecinae en utilisant des méthodes macroévolutives, notamment les roles joués par les traits floraux dans la spéciation, tout en l'interprétant grâce aux histoires géologique et paléoclimatique. Le modèle de diversification chez les Angraecinae semble avoir été celui communément rencontré dans les forêts tropicales humides, c’est-à-dire une diversification par accumulation graduelle d’espèces à travers le temps et non pas une radiation adaptative rapide, comme souvent observée chez des lignées animales malgaches. Plusieurs caractères morphologiques jouent un rôle important dans la diversification des espèces d'Angraecum. Le début de la diversification d'Angraecum à Madagascar coïncide avec le mouvement progressif de l’île vers le nord, l’établissement de la mousson dans la partie nord de l’île durant le Miocène, et l’expansion de la forêt tropicale malgache pendant cette période. Notre étude de l’histoire biogéographique des Angraecinae suggère une origine malgache de la sous-tribu et du genre Angraecum. On observe de la dispersion à longue distance à partir de Madagascar vers le reste du monde dans le genre Angraecum. La forêt tropicale humide du Nord Est de Madagascar est le point de départ de la diversification des espèces d'Angraecum. Le premier événement de dispersion a débuté à l’intérieur de l’île vers la fin du Miocène. Cet évènement est marqué par une migration du Nord Est vers le centre de Madagascar. Par ailleurs, la majorité des événements de dispersion à longue distance se sont produits durant le Pliocène-Pléistocène à partir soit du centre, soit du Nord Est de l'île. On assiste à des migrations indépendantes vers l’Afrique de l’est et les Comores d’une part, et vers les Mascareignes d’autre part. Un seul événement fondateur ayant conduit à l’apparition de la section Hadrangis est observé dans les Mascareignes. La saison cyclonique joue un rôle significatif dans la dispersion à longue distance des graines d’orchidées, comparée aux vents dominants qui soufflent dans la région ouest de l’Océan Indien, notamment l’alizé et la mousson. La similarité des niches écologiques a facilité l’expansion des espèces d'Angraecum dans les Comores et les Mascareignes. / Angraecum is a group of tropical orchids that includes ca. 221 species distributed in Sub-Saharan Africa, the western Indian Ocean region, and Sri Lanka. At least half of the species are found in Madagascar, 90% being endemic to the island. Taxonomic studies of Angraecum have always been problematic because of the great morphological diversity of the group. To facilitate classification, sections have been proposed, the best-known system to date being that of Garay (1973) that subdivides the genus into 19 sections. Previous phylogenetic studies had shown that genus Angraecum and Garay’s sections are not monophyletic. However, no systematic review was made because of a reduced species sample in these analyses. Using a greater sampling from Madagascar and adding morphological characters to the analyses, we brought greater resolution to the phylogenetic reconstruction of the group. This resolution mainly concerns the deeper nodes representing different clades within Angraecum, which basically correspond to natural sections. By using these clades, we redefined 14 sections and recognized five new ones. Using this phylogeny of Angraecum, we evaluated species diversification using macroevolutionary methods, essentially the effect of floral traits in speciation. The great diversity of Angraecum species in Madagascar, the high endemicity, and the geology and paleoclimate histories allowed us to evaluate diversification patterns within the genus as well as sub-tribe Angraecinae. The model of diversification in Angraecinae follows that of most tropical rain forest taxa, which results from the gradual accumulation of species through time and not from a rapid adaptive radiation, as is often the case for Malagasy fauna lineages. Several morphological characters are involved in the diversification of Angraecum. The beginning of Angraecum diversification in Madagascar coincided with the progressive movement of the island northwards, the establishment of a monsoon regime in the northern part of the island during the Miocene, and the expansion of the Malagasy rainforest during that period. Our historical biogeographic study of Angraecinae suggests a Malagasy origin of the subtribe Angraecinae and Angraecum. We observed out-of Madagascar long-distance dispersal in Angraecum. The north-eastern Malagasy rainforest is the center of species radiation for the genus. The first dispersal event within the island started in the late Miocene. This event was a migration from the north to the central highland. The majority of long-distance dispersal events outside Madagascar occurred during the Pliocene-Pleistocene, originating from either the center or the North East of the island. There were multiple independent dispersals to East Africa and the Comoros, and to the Mascarenes. A single founder-effect event in section Hadrangis is observed in the Mascarenes. The cyclonic seasons play a significant role in long-distance dispersal of orchid seeds, as compared to prevailing winds in the western Indian Ocean region, essentially trade wind and monsoon. Ecological niche similarity favored the expansion of Angraecum species in the Comoros and Mascarene archipelagos.

This dissertation deals with alternative techniques for analysis of genetic information of organisms. The theoretical part presents two different approaches for evaluation of relationship between organisms based on mutual similarity of genetic information contained in their DNA sequences. The first approach is currently standardized phylogenetics analysis of character based records of DNA sequences. Although this approach is computationally expensive due to the need of multiple sequence alignment, it allows evaluation of global and local similarity of DNA sequences. The second approach is represented by techniques for classification of DNA sequences in a form of numerical vectors representing characteristic features of their genetic information. These methods known as „alignment free“ allow fast evaluation of global similarity but cannot evaluate local changes. The new method presented in this dissertation combines the advantages of both approaches. It utilizes numerical representation similar to 1D digital signal, i.e. representation that contains specific trend along x-axis. The experimental part of dissertation deals with design of a set of appropriate tools for genomic signal processing to allow evaluation mutual similarity of taxonomically specific trends. On the basis of the mutual similarity of genomic signals, the classification in the form of dendrogram is applied. It corresponds to phylogenetic trees used in standard phylogenetics.

Web 2.0 steht für ein Web der nächsten Generation. Doch wie neu ist dieses neue Web wirklich? Vieles, was heute neu anmuten mag wie Blogs, Wikis und Tags, ist sicherlich aus der Sicht der Forschung betrachtet ein alter Hut. – Schließlich beschäftigen sich Informatiker schon seit Jahren mit Foren, Hypertexten und Metadaten. In gleicher Weise sind virtuelle Gemeinschaften seit Howard Rheingold ein viel diskutiertes Phänomen. Das so genannte Web 2.0, so ungenau der Begriff zunächst auch einzugrenzen sein mag, führt bekannte Konzepte und Techniken zu einer bislang nicht gekannten Qualität. Viele dieser neuen Eigenschaften des Web 2.0 weisen den Nutzern eine aktivere Rolle in der Gestaltung ihrer Umgebung zu. Damit steht Web 2.0 ein gutes Stück weit für die erfolgreiche Unterstützung menschlicher Zusammenarbeit mit Hilfe des WWW. Der vorliegende Beitrag wird die Möglichkeiten und Perspektiven des neuen Webs (Web 2.0) in dem Licht der virtuellen Gemeinschaften betrachten und auf diesem Wege Kriterien für ein erfolgreiches neues Web ableiten. Ziel ist, ein besseres Verständnis für die Möglichkeiten und die vielfältigen Auswirkungen auf den Bereich der webbasierten Kommunikation und Kooperation zu entwickeln.

Dermatophytes (order Onygenales, Ascomycota) are microscopic filamentous keratinophilic fungi that can cause skin infections known as dermatophytosis. The most diverse but not very studied genus Arthroderma has been revised recently (Míková 2018) which was essential for further research. This genus comprises mostly species with a supposed reservoir in soil. Lack of information about their ecology and frequent isolation of some species from the hair of free- living mammals (mainly rodents) may testify a strong host association. Rodents could thus represent the hidden reservoir of this species. For this thesis, I have chosen three ecologically distinct rodent species: Mus musculus, Apodemus flavicollis, and Clethrionomys glareolus. I obtained the material by brushing the hair of asymptomatic individuals and used this material for cultivation on selective medium. I identified the isolates of dermatophytes (n = 30) using molecular methods. I used sequences of three highly variable loci (ITS, tubb a tef1α) to incorporate these isolates in the phylogenetic analysis based on the monography of the genus Arthroderma (Míková 2018). I characterized the phenotype of selected strains based on morphological and physiological data including the ability to utilize keratin and the production of siderophores. The...

Dermatophyten sind keratinophile Pilze, d.h. sie besiedeln und infizieren die Haut und ihre Anhangsgebilde (Haare, Nägel) bei Mensch und Tier. Die derzeit häufigsten durch Dermatophyten hervorgerufenen Infektionen sind die Onychomykose, Tinea pedis, Tinea capitis und Tinea corporis. Da Antimykotika nicht bei alle Erregern von Dermatophytosen gleich wirksam sind, sollte im Vordergrund einer Behandlung zunächst die korrekte Erregerdifferenzierung stehen. Konventionell erfolgt diese Differenzierung über morphologische Merkmale wie Form und Farbe der auf dem Nährmedium gewachsenen Pilzkolonie, charakteristische mikromorphologische Elemente (Konidien) und biochemische Eigenschaften. Diese Merkmale werden jedoch oftmals nicht exprimiert. Damit ist in diesen Fällen keine Speziesdiagnose möglich. Eine zuverlässige Diagnostik sollte zudem das natürliche Klassifizierungssystem direkt reflektieren. Die Studien zur molekularen Biodiversität innerhalb der Dermatophyten sollten deshalb zur Klärung evolutionärer, taxonomischer und populationsgenetischer Zusammenhänge bei den verschiedenen Spezies der Gattungen Arthroderma, Trichophyton, Microsporum und Epidermophyten beitragen und helfen, geeignete DNA-Marker für die Anwendung in der medizinischen Diagnostik zu finden und einzusetzen. Dazu wurden verschiedene Methoden und Zielsequenzen genutzt, wie die Sequezierung der internal transcribed spacer (ITS) Region der ribosomalen DNA, das PCR-Fingerprinting, single strand conformation polymorphism (SSCP) und amplified fragment length polymorphism (AFLP)-Analyse. Es wurden weit über 200 Stämme, die bisher ca. 100 verschiedenen Taxa zuzuordnen waren, analysiert. Die molekularen Studien zeigen, dass die phylogenetisch ältesten Dermatophytenspezies geophil sind und sich die wärmeliebenden, zoophilen Arten erst später durch Koevolution mit warmblütigen Tieren entwickelt haben. Die anthropophilen scheinen dagegen erst mit Entstehung des Menschen evolviert und demzufolge am jüngsten zu sein. Damit kann man ihre geringe Biodiversität und ihr verändertes pathogenetisches Verhalten erklären. Es konnte gezeigt werden, dass die molekularen Phylogenie der Spezies besser mit ihrer Ökologie und dem Krankheitsbild als mit morphologischen Eigenschaften übereinstimmt und dass etliche Dermatophytenspezies überklassifiziert sind. Aus diesem Grunde wurde eine neue Systematik vorgeschlagen. Für den Nachweis des häufigsten Erreger, Trichophyton rubrum wurde eine Gensonde entwickelt, die in der medizinischen Diagnostik einsetzbar ist. / Dermatophytes are keratinophilic fungi which colonise and infect skin, hair and nails of man and animals. The most common infections caused by dermatophytes are onychomycosis, tinea pedis, tinea capitis and tinea corporis. Antimycotics may have different spectra of activity even in related dermatophyte species. Therefore a correct species identification is necessary before onset of antifungal therapy. Conventionally, the identification of dermatophytes is performed by the use of morphological features, such as shape and colour of the colony, micromorphological characteristics (conidia) and biochemical properties. However, these characters may not be expressed and then identification down to the species level is frequently impossible. Reliable diagnostics directly reflects the natural system. Studies of biodiversity in dermatophytes should therefore focus on elucidation of the connection of evolution, taxonomy and population genetics of the species of the genera Arthroderma, Trichophyton, Microsporum and Epidermophyten and thus contribute to development of stable DNA markers to be applied in routine diagnostics. Several methods and targets were applied such as sequencing of the internal transcribed spacer region (ITS) of the ribosomal DNA, PCR fingerprinting, single strand conformation polymor phism (SSCP) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis. More than 200 strains belonging to about 100 dermatophyte taxa were analysed. Phylogenetically, the molecular data show the oldest dermatophyte species to be geophilic and subsequently co-evolved as zoophilic dermatophytes with warm blooded animals. In contrast, the anthropophilic dermatophytes are much younger as they evolved in association with humans. This hypothesis is supported by their low biodiversity and changing pathogenicity. The molecular data show correspondence between phylogeny of species and their ecology and clinical picture, rather than with morphological features. Many dermatophyte species were shown to be overclassified. A new systematic system was proposed. For the identification of Trichophyton rubrum, the most common dermatophyte species, an oligonucleotide probe was developed which is applicable in medical routine diagnostics.

Die zu den Sirenia, oder Seekühen, zählende Gattung Halitherium ist mit Arten aus dem Obereozän bis Untermiozän bekannt. Obwohl Halitherium als monophyletisch angesehen wird, bestätigen alle bisherigen phylogenetischen Analysen die Paraphylie dieser Gruppe. Auch die auf Halitherium basierende nur fossil bekannte Unterfamilie Halitheriinae ist paraphyletisch und umfasst wiederum fast ausnahmslos paraphyletische Gattungen. Der Fokus liegt auf der Typusart H. schinzii. Deren Holotyp, ein Premolar, wird als undiagnostisch definiert und infolgedessen H. schinzii als nomen dubium eingestuft. Die Neubeschreibung sämtlicher dieser Art zugeordneter Skelettreste liefert neue morphologische Daten. So kann die Hypothese von zwei sympatrisch vorkommenden Morphospezies im Unteroligozän Zentraleuropas auf Basis mehrerer unterscheidender Merkmale gestützt werden. Für die Verwandtschaftsanalyse der „Halitherium“ traditionell zugeordneten Arten und die Ermittlung ihrer phylogenetischen Stellung innerhalb der Ordnung Sirenia finden strenge kladistische Prinzipien Berücksichtigung. Eine revidierte, ergänzte und erweiterte Merkmalsmatrix stellt dabei den bisher größten morphologischen Datensatz über Sirenia dar. Die phylogenetischen Analysen zeigen, dass die „Halitherium“ Arten keine monophyletische Gruppe bilden. Im Zuge dieser systematisch-taxonomischen Revision werden die „Halitheriinae“ eingezogen und vier neue Gattungen aufgestellt. Des Weiteren wird eine neue Klassifikation der Sirenia vorgeschlagen, in der eine konsequente Unterscheidung zwischen einer paraphyletischen Stammgruppe und einer monophyletischen Kronengruppe Anwendung findet. Diese Studie liefert neue Daten über die Diversität und Biogeographie von Sirenen. Die herausragendsten Ergebnisse sind zum einen die Revision einer der zweifelhaftesten Sirenia Gruppen, die „Halitheriinae“. Zum anderen wird für den Ursprung der Kronengruppensirenen ein eher unteroligozäner statt eozäner Zeitpunkt postuliert. / The genus Halitherium includes a number of fossil sirenian species, or sea cows, ranging from the late Eocene to early Miocene. Although Halitherium is assumed to be monophyletic, all previous phylogenetic analyses reveal this group to be paraphyletic. As such, the exclusively extinct subfamily Halitheriinae based on Halitherium is paraphyletic comprising mainly genera that are invariably paraphyletic as well. The focus lies on the type species H. schinzii and the morphological basis for its establishment. The holotype, a single premolar, is considered non-diagnostic, which resulted in the recognition of this taxon name as a nomen dubium. Abundant skeletal material originally assigned to “H. schinzii” is re-described providing new data on the morphology of this sirenian. In this process, the hypothesis of two sympatric morphospecies in the lower Oligocene of Central Europe is corroborated by a suite of distinguishing characters. For the analysis of the interrelationships of the species traditionally assigned to “Halitherium”, and the identification of their phylogenetic position within the order Sirenia, robust cladistic principles are applied. A revised, supplemented and extended data matrix represents the hitherto largest data set on Sirenia based on morphological characters. The phylogenetic analyses show that the “Halitherium” species do not form a monophyletic group. In the course of this systematic and taxonomic revision the “Halitheriinae” are refuted and four new genera are established. Furthermore, a new systematic framework is introduced for Sirenia primarily distinguishing between a paraphyletic stem group and a monophyletic crown group. This study provides new data on the past sirenian diversity and biogeography. The most important results are that one of the most disputed sirenian groups, the “Halitheriinae”, is revised, and that the divergence time of crown group sirenians is estimated as early Oligocene rather than Eocene.