Warum darwin heute pilze studieren w rde
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99. Rhizoctonia solani D85631. 84. Thanatephorus cucumeris DQ917659. 93. Ceratobasidium sp. AY757266. Uthatobasidium fusisporum AF518593. Craterocolla cerasi DQ520103. Asterophora parasitica AJ496255. 90. Termitomyces sp. DQ092922. 100. Clitocybe candicans AY771609.

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Warum Darwin heute Pilze studieren würde

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Presentation Transcript


Warum darwin heute pilze studieren w rde

99

Rhizoctonia solani D85631

84

Thanatephorus cucumeris DQ917659

93

Ceratobasidium sp. AY757266

Uthatobasidium fusisporum AF518593

Craterocolla cerasi DQ520103

Asterophora parasitica AJ496255

90

Termitomyces sp.DQ092922

100

Clitocybe candicans AY771609

Agaricus bisporus U23724

100

Dendrocorticium roseocarneum AF334910

98

Vuilleminia comedens AF518594

Gloeophyllum sepiarium AJ540308

Auricularia sp. DQ234542

Tremiscus helvelloides DQ520100

Exidiopsis calcea AY293130

Agaricomycotina

Globulicium hiemale DQ873594

Hericium americanum AY665778

Cryptococcus macerans AB032642

100

77

Cystofilobasidium ferigula AB032628

Martin Grube, Lucia Muggia & Christian Scheuer

Institut für Pflanzenwissenschaften, Karl Franzens-Universität Graz

77

Trichosporon pullulans AB001766

Udeniomyces pannonicus AB072227

100

95

Itersonilia perplexans AB072228

Mrakia psychrophilia AJ223490

86

80

Mrakia frigida D12802

Cryptococcus aquaticus AB032621

91

100

Udeniomyces puniceus DQ836006

Udeniomyces piricola D31659

Cryptococcus huempii AB032636

Cryptococcus gastricus AB032632

85

Mit geschätzten 1.5 Millionen Arten stellen Pilze einen signifikanten Anteil der biologischen Diversität dar. Hätte es Charles Darwin noch erlebt, er wäre sicher fasziniert gewesen von der Evolution der Pilze.

Es ist inzwischen verhältnismäßig einfach geworden, ganze Pilzgenome zu sequenzieren, denn sie sind meist kleiner als die von Pflanzen oder Tieren. Die erste eukaryotische Genomsequenzierung gelang 1996 mit dem Hefepilz. Die meisten der Pilzgenome haben Größen zwischen 30 und 60 Megabasen. Bis heute kennt man die Genome von etwa 100 Arten, und von einigen Arten sind sogar zahlreiche Stämme komplett durchsequenziert worden. Mit ihren einfachen eukaryotischen Genomen eignen sich Pilze hervorragend, um offene Fragen der Evolution zu untersuchen.

89

Filobasidium capsuligenum AB075544

100

Cryptococcus fuscescens AB032631

Tremella foliacea L22262

98

Bullera oryzae D31652

Bartheletia paradoxa

85

Exobasidium rhododendri AJ271381

98

Ustilaginomycotina

Tilletia caries U00972

Ustilago tritici DQ846895

Puccinia poarum DQ831029

Nach der Synthese von Genetik und Evolutionstheorie in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts hat sich die Evolutionsforschung stark weiterentwickelt. Mit der Entdeckung von mobiler DNA, epigenetischen Vererbungsprozessen und anderen vorher unbekannten Vorgängen stellen sich neue Fragen, bei denen Forschung an Pilzen eine maßgebliche Rolle spielt. So wurde etwa im Genom des Reisbranderregers eine hohe Zahl mobiler DNA-Stücke gefunden, was u.a. die Anpassungsfähigkeit dieses Schadpilzes erklären könnte.

Sporidiobolus johnsonii L22261

100

Pucciniomycotina

Agaricostilbum hyphanes AY665775

Cystobasidium fimetarium AB000956

Taphrina pruni AB000956

Warum Darwin heute Pilze studieren würde

Cladia retipora, Tasmanien (Photo: Ulrike Grube)

Ein lebendes Pilzfossil auf Ginkgolaub

Bartheletia paradoxa ist auf liegen gebliebenem Laub des Ginkgobaumes zu finden. Dieser Pilz war in einer Skizze aus den 1950ern erwähnt worden und geriet in Vergessenheit, bevor er vor wenigen Jahren im botanischen Garten der Uni Graz wiederentdeckt wurde. Er wurde nach seinen ungewöhnlichen Merkmalen zwar zu den höheren Pilzen gezählt, eine genauere Zuordnung war aber nicht möglich. Die Analyse der DNA-Sequenzen weist auf eine urtümliche und eigenständige Stellung im Stammbaum der Pilze. Wir haben deshalb für diesen Pilz eine eigene Familie gegründet. Der Ginkgobaum ist das letzte Überbleibsel einer im Erdmittelalter weit verbreiteten Pflanzengruppe. Der darauf vorkommende Pilz scheint ebenfalls ein urtümlicher Vertreter zu sein und nutzt seine Wirtspflanze gewissermaßen als eine „Arche Noah“. Mittlerweile wurde der Urzeitzeuge weltweit auf Ginkgolaub gefunden.

Scheuer et al. (2009) Mycological Research 112: 1265–1279

Hyperdiversität bei blattbewohnenden Pilzen

Tieflandregenwälder beherbergen eine noch wenig erforschte Diversität von Pilzen. Im Schatten des Regenwald-Unterwuches sind flechtenbildende Pilze an ein kurzes Leben mit Algen auf lebenden Blättern angepasst. Sie produzieren wenig Biomasse und entwickeln ihre Fortpflanzungsorgane verhältnismäßig rasch, innerhalb von ein bis zwei Jahren.

In einer ersten populationsgenetischen Untersuchung untersuchten wir die genetische Diversität bei fünf Arten, die im Regenwald der Österreicher in Costa Rica vorkommen. Bei allen Arten konnten wir das gemeinsame Auftreten, oft auf dem gleichen Blatt, von stark unterschiedlichen Genotypen feststellen. Blätter können offenbar von verschiedenen Quellen in der näheren Umgebung sehr rasch besiedelt werden. Die Pilze können sich dabei auch mit unterschiedlichen Algen vergesellschaften, solange diese ähnliche Wuchsformen bilden. Wir denken, dass der Konkurrenzdruck der kurzlebigen Substrate und die Selektivität für Algen zur raschen Artentstehung bei diesen Flechten beitragen.

Darwin-Gedenksymposium am 24. November 2009

Baloch & Grube (2009) Molecular Ecology 18, 2185–2197.

Experimentelle Evolution

Viele Schwierigkeiten im Verständnis der Evolutionvorgänge lassen sich durch Experimente ausräumen. Schnell wachsende Arten von Mikroorganismen sind hier hervorragende Untersuchungesobjekte. Zusammen mit modernen Untersuchungsmethoden (DNA-chips, Pyrosequenzierung) führen Evolutionsexperimente zu spektakulären Entdeckungen. So wurde festgestellt, dass es bereits nach 400 Generationen zu Resistenzen von Candida-Pilzen gegenüber Antibiotika kommen kann. Durch ähnliche Experimente lassen sich auch frühe Vorgänge bei der Entstehung und Auftrennung von Arten näher studieren. Die Bedeutung von antagonistischen Geninteraktionen bei der reproduktiven Isolation von verschiedenen Stämmen bei Hefe und Neurospora konnte auf diese Weise nachgewiesen werden. In unserem Labor wollen wir uns nun mit experimentellen Ansätzen die Evolution der Stresstoleranz bei Schwärzepilzen näher ansehen. Diese Pilze zählen zu den Eukaryonten mit der höchsten Toleranz gegenüber Extrembedingungen. De Hoog & Grube (2008, eds) Studies in Mycology 61; Gostincar et al. (2009) FEMS Microb. Ecol. On-line.


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