Um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Fortpflanzung zu maximieren müssen Meereslebewesen mit äußerer Befruchtung den Zeitpunkt der Paarung synchronisieren. Beim Borstenwurm Platynereis dumerilii kommt es zu einer Schwarmbildung, während der viele reife Würmer zugleich ihre Gameten abgeben. Dieses Schwärmen tritt immer nachts neun bis dreizehn Tage nach Vollmond auf. Dies kann auch im Labor mit einem künstlichen Mondzyklus beobachtet werden. Außerdem ist dieser Organismus nachtaktiv, um während der Futtersuche nicht so leicht von Fressfeinden entdeckt zu werden. Um den korrekten Zeitpunkt für die nächste Eiablage bzw. die korrelierenden geophysikalischen Ereignisse vorhersagen zu können und rechtzeitig mit der Metamorphose zum reifen Stadium zu beginnen brauchen Organismen innere Uhren. Die Tagesuhr besteht aus gewissen Genen die oszillieren und an die Lichtschwankungen des Tagesrhythmus (circadiane Uhr) oder des Mondzyklus (circalunare Uhr) gewöhnt werden, die Oszillation wird auch fortgeführt, wenn der äußere Einfluss nicht mehr da ist. Um die Lichtveränderungen zu erkennen besitzt Platynereis zwei Photorezeptorsysteme basierend auf Opsinen: den rhabdomerischen Lichtrezeptor und den ciliären Lichtrezeptor. Diese Arbeit versucht die Funktion dieser beiden Lichterkennungssysteme im Zusammenhang mit den beiden Uhren, die in Platynereis arbeiten, herauszufinden. Dabei wurde versucht ciliäre Photorezeptorzellen mit einem GFPReporterkonstrukt zu markieren, was auch gelang, jedoch konnten keine einheitlichen Ergebnisse erzielt werden. Die Generation von Antikörpern schlug fehl. Weiters konnte auch kein stabiler transgener Stamm etabliert werden. „Transcription activator like effector nucleases“ oder kurz TALENs sind Konstrukte um gezielte Mutationen hervorzurufen. Solche mit c-Opsin als Ziel wurden mit Hilfe des Golden Gate Klonverfahrens erzeugt und in vitro auf Funktionalität und Spezifität getestet. Allerdings konnten in vivo keine Mutationen gefunden werden. Es wurde auch eine Methode entwickelt um das Verhalten von Platynereis dumerilii zu studieren. Dafür wurde mit Hilfe eines Kamerasystems die Würmer beobachtet und Arten von Verhalten definiert und kategorisiert und diese dann aufgezeichnet. Die entstandenen Graphen bestätigten vorherige Studien über das nachtaktive Verhalten des Organismus. Weitere Experimente wurden dann unter verschiedenen Lichtbedingungen und Mondphasen gemacht. Diese zeigten dass das circadiane Verhalten von Platynereis unter Kontrolle einer Uhr steht, aber auch von der circalunaren Uhr beeinflusst wird, da das Verhalten bei Vollmond stark verändert ist, auch wenn dieses Signal einmal nicht gegeben wird. In einem ähnlichen Experiment wurde untersucht wie sich der Verlust von rhabdomerischen Photorezeptorzellen, diese werden durch chemische Ablation abgetötet, 51 auf den Tagesrhythmus von Platynereis auswirkt. Drei Tage nach Behandlung mit der Chemikalie war kaum noch eine signifikante Rhythmik vorhanden, was auf eine Rolle dieses Photorezeptors hinweist. Zusammenfassend kann man sagen, dass ich eingeschränkten Erfolg hatte ciliäre Photorezeptorzellen zu markieren und c-Opsin zu mutieren, allerdings war es mir möglich eine Verhaltensanalyse zu etablieren und mit Hilfe dieser, eine mögliche Rolle von r-Opsin beim Einstellen der Tagesrhythmik gefunden habe.

Marine organisms that rely on external fertilisation need to synchronize their spawning to ensure successful mating. The organism Platynereis dumerilii exhibits such swarming events where numerous individuals mature and spawn at the same time. This is not only connected to daytime, but also to the lunar cycle, both resembling light signals. Swarming takes place nine to thirteen days after full moon, which could also be observed under culture conditions by mimicking the moon cycle artificially. Secondly this organism is only active during the night, meaning searching for food only occurs during darkness to avoid predators. To anticipate the correct time to spawn or feed and or the correlating geo-physical events respectively an internal timing mechanism called “clock” is evolutionary advantagous. A clock is entrained by environmental signals which provoke an oscillation of certain genes, which still continues even if the entrainment signal is not available for some time. Platynereis possesses two photoreceptor systems based on opsins: the rhabdomeric type and the ciliary type, which could sense light as entrainment signal for the two different clocks. This study attempts to reveal if and how these two different systems contribute to entrainment of the worm’s biological clocks. Therefore tools to visualize the photoreceptive cells and mutate the photoreceptor genes have been established. Labelling of ciliary photoreceptor cells with a GFP reporter construct was successful, although results were contradicting (and we were unsuccessful to develop an functional antibody) and no stable transgenic line was created. Transcription activator like effector nucleases (TALENs) as a tool to induce mutations were assembled with help of Golden Gate cloning in a fashion that they target ciliary opsin. Successful and specific cleavage of the target sequence could be demonstrated in vitro, but no mutations were observed in vivo. At last a method to observe and analyse the behaviour of Platynereis dumerilii was established to investigate the output stage of a biological rhythm. By using a camera system and defining and categorizing types of behaviour and scoring them, activity plots were created, thereby confirming previous studies about the nocturnal activity of Platynereis. After verifying the reliability of this approach behaviour was analysed under different light conditions and during different moon phases. Results of those experiments suggest that circadian behaviour of Platynereis is driven by the circadian clock, but the circalunar clock seems to have an impact on it, as during full moon the behaviour is severely altered. These alterations have also been observed without an external signal and hence are under clock control. Locomotor activity of worms that lost all their rhabdomeric photoreceptor cells because of chemical ablation has been analysed in a similar fashion. Three day after drug treatment the investigated animals showed no significant rhythmicity anymore, hinting an important role of this photoreceptor. In summary I had limited success in labelling ciliary photoreceptors and creating a method to 50 mutate c-opsin, but I was able to use a behavioural assay which revealed a possible role of ropsin in maintaining circadian rhythmicity and the influence of the circalunar clock on it.