Das verborgene Potenzial südamerikanischer Cortinarien

Südamerikanische Nothofagaceae-Wälder beherbergen einzigartige, endemische Baumarten, die die ältesten Linien in der Nothofagus-Evolution sind. Die mit Nothofagus symbiontisch verbundenen Ektomykorrhizapilze wie dermocyboide Cortinarius Arten (C.) sind weitgehend unerforscht, aber es ist bekannt, dass sie sich in der Regel gemeinsam mit dem assoziierten Pflanzenpartner entwickeln. Unsere früheren Untersuchungen haben gezeigt, dass die Diversität der südamerikanischen dermocyboiden C. hoch ist, was sich auch in der Diversität ihrer Pigmente widerspiegelt. Bei den Pigmenten handelt sich es sich vor allem um (Prä-)Anthrachinone (AQ), welche wiederum vielversprechende natürliche Photosensibilisatoren darstellen. Eine systematische Studie von photobiologisch aktiven Verbindungen in dermocyboiden C. der Südhalbkugel wird Aufschluss auf die Frage ihrer ökologischen Relevanz geben. Ziel des Projektes ist das Sammeln und ggf. Neubeschreibung von südamerikanischen dermocyboiden C. sowie die Isolierung und Identifizierung ihrer Pigmente, welche auch hinsichtlich ihrer Photoaktivität getestet werden sollen. Die Taxonomie endemischer dermocyboider C. dient als Grundlage für das Projekt, die durch umfangreiche Feldforschung, molekulare Netzwerkanalyse von Metaboliten und Multi-Gene Phylogenie erfasst wird. Molekulare Netzwerkanalysen werden hier erstmals als metabolomisch-taxonomische Methode angewendet. Pigmentprofile werden zunächst mittels HPTLC- DESI-MS erstellt, (neue) Pigmente sollen isoliert, ihre Struktur geklärt und auf ihre biologische Aktivität getestet werden, wobei der Schwerpunkt auf einer gezielten Lichtaktivierung liegt.

Im bilateralen Projekt POSADEC, gefördert durch FWF Österreich und DFG Deutschland haben wir die bisher weitgehend unbekannte Pilzvielfalt südamerikanischer Südbuchenwälder untersucht, und dabei einzigartige neue Pigmente entdeckt, welche vor allem dadurch interessant sind, dass ihre Bioaktivität durch Licht induzieren werden kann. Das bietet interessante Anwendungsmöglichkeit in Medizin in der Landwirtschaft. In Zusammenarbeit mit Kollegen in Chile, Argentinien und Deutschland sammelten wir über 1.000 Pilzkollektionen aus Wäldern, die von den Südhemisphären-Buchen (Nothofagaceae) dominiert werden. Die untersuchten Sammlungen umfassten insgesamt 370 Arten. Die meisten dieser Pilze gehören zur Gattung Cortinarius, einer Gruppe, die Mykorrhiza Partnerschaften mit Bäumen eingeht. Durch den Vergleich von Aussehen, DNA und Pigmenten konnten wir langjährige Namensverwirrungen klären und 249 bekannte Arten klar definieren - nun erstmals mit DNA-Barcodes und Fotos. Wir entdeckten außerdem 89 Arten, die neu für die Wissenschaft sind, und nun offiziell beschrieben werden. Alle Exemplare und Bilder werden nicht nur in Österreichischen Herbarien, sondern auch in den Ländern archiviert, in denen sie gefunden wurden, um das lokale Wissen und zukünftige Forschung zu unterstützend zu sichern. Außerdem, werden die Daten, wie Fotos, GPS Daten und Sequenzen nach dem FAIR Prinzip auf Datenbanken wie Genbank und GBIF der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Die hohe Artenvielfalt ging Hand in Hand mit deren chemischer Vielfalt in den Inhaltsstoffen. Dermocyboide Cortinarius-Arten produzieren viele farbige Pigmente. Wir isolierten mehrere dieser Farbstoffe für Tests im Labor. Einige wirken als "Fotosensibilisatoren", die in der photodynamischen Therapie eingesetzt werden könnten: Sie sind im Dunkeln harmlos, werden aber bei Licht aktiv und können Mikroben abtöten oder Krebszellen schädigen. Bemerkenswert ist, dass wir auch bisher unbekannte chemische Strukturen als Fotosensibilisatoren entdecken konnten, was neue Wege für die Arzneimittelentwicklung eröffnet. Unser Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass wir Taxonomie (Benennung von Arten), Chemie (Finden und Identifizieren von Pigmenten), pharmakologischen Bioaktivitätsstudien (Zerstören von Zellen in Kombination mit Licht) und moderne Datenwerkzeuge eng miteinander verweben. Wir haben chemische "Fingerabdrücke" mit Artidentitäten verbunden. Wir kombinierten außerdem sehr große evolutionäre Stammbäume mit den chemischen Art-Profilen und zeigten, wie sich Pigmentfamilien über Kontinente entwickelten. Wir konnten Arten finden, die durch ihre chemischen Eigenschaften, südamerikanischen Pilzarten mit ihren europäischen und australischen Verwandten verbinden. Das gibt uns neue Einblicke, wie sich diese wichtigen Mykorrhiza Pilze im Laufe der Evolution neue Gebiete besiedelten und sich zu eigenständigen Arten in den verschiedenen Kontinenten entwickelten.