Laura Fuchs

• Theodoxus fluviatilis is an euryhaline neritid snail that occurs in freshwater as well as in brackish water in Europe and west Asia. Previous studies revealed major physiological differences between the brackish water ecotype and the freshwater ecotype in northern Germany. This study aims to further elucidate the differences between the ecotypes using a combination of molecular biological methods and classic physiology. The first study examined the differences in expression levels of urea transporters in Theodoxus fluviatilis ecotypes under osmotic stress and the impact of salinity changes on their metabolic rate. Transcriptomic data identified four putative DUR3-like urea transporters in T. fluviatilis: TfUT-A1, TfUT-A2, TfUT-A3, and TfUT-B. These transporters belong to two families, with phylogenetic analysis supporting their presence in other invertebrates. qRT-PCR analysis revealed significant differences in TfUT-A3 mRNA expression between brackish and freshwater ecotypes under osmotic stress, suggesting differential regulation of this transporter that enables the animals to adjust their internal osmolalities to the respective environmental osmolalities. Conversely, TfUT-B showed no significant expression changes across salinities or ecotypes. The second study investigated the respiration and motility of T. fluviatilis. The results indicated that T. fluviatilis ecotypes have similar baseline metabolic rates in media corresponding to those in their original habitats. However, individuals of the freshwater ecotype showed lower levels in respiration rates and in motility in media with elevated salinities, while individuals of the brackish water ecotype maintained stable rates unless exposed to extreme conditions. The directionality of changes in salinity treatments influenced respiration rates, likely due to the energy demands of osmoregulation. In the third study, we accomplished the de-novo generation of a reference genome for T. fluviatilis. It was generated using PacBio long-read sequencing and the Flye assembly algorithm as well as several polishing and haplotyping steps. The final genome assembly displayed a BUSCO completeness score of 76.9 % and an N50 of 73,828 bp, with a total repeat content of 48.92 %. Protein prediction and annotation identified 21,220 functional protein-coding genes, with a BUSCO completeness score of 81.8 %. These findings provide insights into the physiological adaptations of T. fluviatilis to osmotic stress and establish a genomic foundation for further research into the population genetics of this species.
• Theodoxus fluviatilis ist eine euryhaline neritide Schnecke, die sowohl im Süßwasser, als auch im Brackwasser in Europa und Westasien vorkommt. Frühere Studien haben gezeigt, dass es physiologische Unterschiede zwischen dem Brackwasser-Ökotyp und dem Süßwasser-Ökotyp in Norddeutschland gibt. Die vorliegende Studie zielt darauf ab, die Unterschiede zwischen den Ökotypen durch eine Kombination aus molekularbiologischen Methoden und klassischer Physiologie weitergehend zu beleuchten. In der ersten Studie wurden die Unterschiede der Expression von Harnstofftransportern in T. fluviatilis-Ökotypen unter osmotischem Stress und die Auswirkungen von Salinitätsänderungen auf ihre Stoffwechselrate untersucht. Transkriptomische Daten identifizierten vier mutmaßliche DUR3-ähnliche Harnstofftransporter in T. fluviatilis: Tf-UTA1, TfUT-A2, TfUT-A3 und TfUT-B. Diese Transporter gehören zu zwei Familien, wobei eine phylogenetische Analyse ihr Vorkommen auch in anderen Wirbellosen bestätigte. Die qRT-PCR-Analyse ergab signifikante Unterschiede in der mRNA-Expression von TfUT-A3 zwischen Individuen der Brackwasser- und Süßwasser-Ökotypen unter osmotischem Stress, was auf einen unterschiedlichen Regulationsmechanismus zur Anpassung der internen Osmolalität an die des externen Mediums unter Stressbedingungen hindeutet. Dagegen zeigte TfUT-B keine signifikanten Unterschiede in der Expression bei verschiedenen Salzgehalten oder Ökotypen. Die zweite Studie untersuchte die Respiration und Motilität von Individuen beider Ökotypen von T. fluviatilis in unterschiedlichen Salinitäten. Sie ergab, dass die Ökotypen von T. fluviatilis in ihren jeweiligen Lebensräumen ähnliche Grundstoffwechselraten aufweisen. Der Süßwasser-Ökotyp zeigte jedoch verringerte Respirationsraten und Beweglichkeit bei erhöhtem Salzgehalt des Mediums, während der Brackwasser-Ökotyp bis hin zu extremen Bedingungen stabile Werte aufwies. Die Richtung der experimentellen Veränderungen des Medium-Salzgehalts beeinflusste die Respirationsraten, wahrscheinlich aufgrund des Energiebedarfs der Tiere zur Osmoregulation. In der dritten Studie wurde das Genom von T. fluviatilis de novo sequenziert. Es wurde mithilfe der PacBio-Long-Read-Sequenzierung und des Flye-Assembly-Algorithmus sowie mehrerer Polishing- und Haplotypisierungsschritte erstellt. Die endgültige Genomassemblierung hatte einen BUSCO-Vollständigkeitswert von 76,9 % und einen N50-Wert von 73.828 bp mit einem Gesamt-Repeat content von 48,92 %. Bei der Annotation wurden 21.220 funktionelle, proteinkodierende Gene identifiziert, wobei der BUSCO-Vollständigkeitswert 81,8 % betrug. Diese Ergebnisse geben Aufschluss über die physiologischen Anpassungen von T. fluviatilis an osmotischen Stress und bilden eine Grundlage für die weitere Forschung zur Populationsgenetik dieser Art.