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Chemische Sprache der endophytischen Pilze

Forscher der Laboratorien “Kommunikationsmoleküle und Anpassung der Mikroorganismen” und “Ursprung, Struktur und Entwicklung der Biodiversität” (Naturkundemuseum/ CNRS) haben eine chemische Sprache entdeckt, die endophytischen Pilzen, und damit der Wirtspflanze, gegenüber phytopathogen Pilzen einen ökologischen Vorteil verschaffen würde, wenn diese um die Pflanze konkurrieren. Diese Studie eröffnet neue Perspektiven im Kampf gegen Mykotoxin produzierende Pilze, die Lebensmittel und Futtermittel kontaminieren können. Die Ergebnisse wurden am 15. Oktober 2012 in der Fachzeitschrift PLoS One veröffentlicht [1].


Forscher der Laboratorien “Kommunikationsmoleküle und Anpassung der Mikroorganismen” und “Ursprung, Struktur und Entwicklung der Biodiversität” (Naturkundemuseum/ CNRS) haben eine chemische Sprache entdeckt, die endophytischen Pilzen, und damit der Wirtspflanze, gegenüber phytopathogen Pilzen einen ökologischen Vorteil verschaffen würde, wenn diese um die Pflanze konkurrieren. Diese Studie eröffnet neue Perspektiven im Kampf gegen Mykotoxin produzierende Pilze, die Lebensmittel und Futtermittel kontaminieren können. Die Ergebnisse wurden am 15. Oktober 2012 in der Fachzeitschrift PLoS One veröffentlicht [1].

 

Alle Pflanzen werden von einer Pilzflora aus nicht pathogenen Pilzen besiedelt, den “Endophyten”. Obwohl sie nicht sichtbar und ihre ökologischen Funktionen nur wenig bekannt sind, wird immer deutlicher, dass sie in einem symbiotischen Verhältnis zu ihrer Wirtspflanze stehen und deren Anpassung an ihre Umwelt positiv beeinflussen. So fördert diese Symbiose beispielsweise den Pflanzenwuchs und erhöht die Stresstoleranz. Des Weiteren bilden sich durch sie für die Pflanze nützliche Moleküle, die antibiotisch auf Pflanzenpathogene wirken oder als natürliche Insektizide fungieren.

 

Wissenschaftler haben nun einen dieser endophytischen Pilze untersucht – Paraconiothyrium variabile –, der von einem Nadelbaum des Jardin des Plantes in Paris isoliert wurde. Dieser Pilz erwies sich in vitro als besonders aktiv bei der Hemmung das Wachstum des Phytopathogens Fusarium oxysporum.

 

Der Konkurrenzkampf zwischen den beiden Pilzen (endophyte oben, phytopathogene unten auf einer Agarplatte in einer Petrischale) ist im Hintergrund zu sehen. Der Endophyt produziert Oxylipine (blau), die die Produktion des Mykotoxins (rot) des Phytopathogens hemmen.

 

 

Beim Konkurrenzkampf in der Petrischale (siehe Abbildung oben) scheint die Struktur des Phytopathogens (die mittels Licht- und Elektronenmikroskopie beobachtet wurde) unorganisiert, was die Bildung von Abwehrmolekülen durch den endophytischen Pilz vermuten lässt. Mit Hilfe der Massenspektrometrie konnten die Stoffwechselprofile beider Pilze isoliert beobachtet und verglichen werden. Bei der Beobachtung der Pilze im direkten Konkurrenzkampf haben die Wissenschaftler entdeckt, dass der endophytische Pilz etwa ein Dutzend kleiner spezifischer Moleküle sekretiert. Zwei dieser Moleküle wurden der Familie der Oxylipine zugeschrieben. Oxylipine haben in Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen häufig intra- oder interzelluläre Signalfunktionen. Insbesondere in Pflanzen spielen Oxylipine eine große Rolle als Signale bei Entwicklungsprozessen, Stressantworten und der Pathogenabwehr. Ihre Rolle für Pilze war jedoch bislang nur wenig bekannt.

 

Auch wenn diese Moleküle nicht direkt das Wachstum von Phytopathogenen hemmen (was die Existenz einer sehr viel komplexeren Sprache vermuten lässt), so können sie doch zu 90% die Produktion eines Mykotoxins (Beauvericin) stoppen. Oxylipine haben also eine Signalwirkung bei der Regulierung der Stoffwechselkaskaden, und fungieren somit als molekulare Sprache.

 

Diese Studie eröffnet neue Perspektiven im Kampf gegen Mykotoxin produzierende Pilzarten.

 

[1]: A. Combès, I. Ndoye, C. Bance, J. Bruzaud, C. Djedjat, J. Dupont, B. Nay, S. Prado. Chemical communication between the endophytic fungus Paraconiothyrium variabile and the phytopathogen Fusarium oxysporum. PLoS One, 15 octobre 2012.

 

 

Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 16/10/2012 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2829.htm

Kontakte: Presse CNRS – Priscilla Dacher  – +331 44 96 46 06  – priscilla.dacher@cnrs-dir.fr
Presse MNHN – Estelle Merceron – +331 40 79 54 40  – presse@mnhn.fr

 

Redakteur: Clément Guyot, clement.guyot@diplomatie.gouv.fr