Molekulare Systematik der Gattung Hypocrea in Europa

Der Großteil der Ascomycetes (Schlauchpilze) ist durch Lebenszyklen charakterisiert, die eine sexuelle (Teleomorph) und eine asexuelle Form (Anamorph) aufweisen. Innerhalb der Ascomycetes beinhaltet die Ordnung Hypocreales besonders viele Arten, welche wirtschaftliche und ökologische Bedeutung haben , und zwar als Pathogene ökonomisch wichtiger Kulturpflanzen (Kartoffel, Tomate, Bohne, Erdnuss, Kakao, Apfel- und Birnbäume), als Schädlinge von Champignonkulturen, als Quellen von Pharmazeutika und Mycotoxinen, als biologische Schädlingsbekämpfungsmittel von planzenpathogenen Pilzen, als Quellen industriell verwendeter Enzyme, und sogar als Nahrungsquelle. Besonders wichtig ist die Gattung Trichoderma, welche die Hauptkomponente der Bodenpilze bildet. Studien dieser Gattung sind aus diesem Grund bisher hauptsächlich an Material durchgeführt worden, das aus Böden isoliert wurde. Teleomorphe von Trichoderma-Arten gehören zur Gattung Hypocrea und kommen auf Holz, anderem toten Pflanzenmaterial und Porlingen vor. Die Hypocrea-Arten variieren in ihrer Morphologie so gering, daß es unmöglich ist Arten allein unter Verwendung morphologischer Untersuchungen zu identifizieren, was notgedrungen zu Falschbestimmungen führt. Viele Beschreibungen von Hypocrea-Arten, besonders in populären Abbildungswerken, stellen daher bestenfalls Artenkomplexe dar. Für eine sichere Bestimmung von Hypocrea-Arten ist eine Kombination der Morphologie des Teleomorphs (Hypocrea), Kulturcharakteristika, die Morphologie des Anamorphs (Trichoderma) und die phylogenetische Analyse bestimmter Gensequenzen notwendig. Es ist derzeit völlig unbekannt, wieviele und welche Hypocrea-Arten in Europa vorkommen. Das vorliegende Projekt ist deshalb konzipiert folgende Fragestellungen zu beantworten: (1) die Biodiversität der Hypocrea-Arten in Mitteleuropa zu erfassen (nach Sammlung der Hypocrea-Teleomorphe), (2) die Identität, Anzahl und die quantitativen Anteile an der Gesamtartenzahl mit jener diesbezüglich besser charakterisierter Gegenden wie Ostasien, Südamerika und Indonesien zu vergleichen, (3) die phylogenetische Klassifizierung der gefundenen Arten (erhalten durch Auswertung und Vergleich von Gensequenzen) mit jener auf Basis der morphologischen Charakterisierung erhaltenen zu vergleichen, (4) neue Hypocrea-Arten zu entdecken und zu beschreiben, (5) bisher unbekannte Verbindungen zwischen Hypocrea-Teleomorphen und Trichoderma- Anamorphen zu identifizieren und (6) die ökologischen Daten für mitteleuropäische Hypocrea-Arten zu analysieren.

Arten der Schimmelpilz-Gattung Trichoderma sind "biochemische Fabriken", die eine Vielzahl von Substanzen erzeugen wie z.B. Antibiotika (Peptaibole) und Enzyme, z.B. Cellulasen (zum Abbau von Pflanzenmaterial) und Chitinasen (zum Abbau anderer Pilze). Sie werden daher in verschiedenen Lebensbereichen eingesetzt, z.B. in Waschmitteln aber auch zur biologischen Bekämpfung schädlicher Pilze. Die meisten Trichoderma-Arten werden aus dem Boden isoliert. Der Pilz besteht aus zwei Formen, die unterschiedliche wissenschaftliche Namen haben: das asexuelle Trichoderma-Stadium (Nebenfruchtform) und das sexuelle Hypocrea-Stadium (Hauptfruchtform), wobei die Hauptfruchtform für die Benennung des gesamten Pilzes verwendet wird. Das Hypocrea-Stadium, bildet oft lebhaft gefärbte Kissen, Pustel oder Krusten auf Holz, Borke, anderen Pilzen und seltener auf Gräsern. Es ist unbekannt wieviele Arten existieren, die die Hauptfruchtform ausbilden. Ziel dieses Projekts war daher nachzuweisen, wieviele und welche Hypocrea-Arten in Europa existieren. Dazu wurden jedes Jahr Pilzbelege in der Natur gesammelt. Zur Identifizierung und Charakterisierung der Arten wurden verschiedene Methoden angewendet: Morphologie der Hauptfruchtform, Herstellung von Reinkulturen und des Trichoderma-Stadiums (Anamorph) aus den Sporen, Morphologie der Anamorphe, Wachstumsexperimente zur Kulturcharakterisierung und Bestimmung der Wachstumsraten, sowie Extraktion von DNA, Bestimmung einiger Gensequenzen und der Positionen im Stammbaum der Gattung Hypocrea/Trichoderma. Mehr als 500 frische Pilzbelege wurden im Laufe von 3,5 Jahren in Europa gesammelt; daraus wurden ca 400 Kulturen hergestellt. Anhand von Gensequenzen wurden 60 Arten identifiziert. Zusammen mit kürzlich publizierten Arten kommen in Europa somit mindestens 70 Arten vor, wodurch die bisherigen Schätzungen von 15-20 Arten bei weitem übertroffen wurden. Mehr als 25 sind neu, davon sind im Rahmen des Projekts 3 beschrieben worden. Weitere Arten sollen zum Teil in einzelnen Arbeiten bzw. in einer Europa-Monographie beschrieben werden, wofür ein Nachfolgeprojekt begonnen wurde. Die Kulturen werden laufend in einer offiziellen Stammsammlung (CBS, Utrecht) hinterlegt, wo sie nach deren Publikation frei zugänglich sind. Die Kulturen stellen ein enormes Potential für die Erforschung von Sekundärstoffwechselprodukten hinsichtlich deren Natur und Anwendungsmöglichkeiten dar.