Genetische Erkenntnisse entschlüsseln die Welt der Pilze

Neue Verfahren zur Entwirrung der genetischen Geheimnisse von Pilzen könnten uns helfen, diese faszinierte Art effizienter – und nachhaltiger – zu kultivieren.

Grundlagenforschung

Sichtbare Pilze sind die Fruchtkörper des eigentlichen Pilzes. Der Großteil von Pilzen besteht aus Myzel, einem weitreichenden Netzwerk an Faden in toten Bäumen oder Böden. „An einem gewissen Punkt bildet dieses Myzel einen Fruchtkörper, um seine Sporen zu verbreiten“, erklärt der Projektkoordinator des Projekts Mushroomics, Robin Ohm von der Universität Utrecht in den Niederlanden. „Wenn Sie also einen Pilz im Wald sehen, dann sehen Sie eigentlich nur die Spitze des Eisbergs. Der Großteil des Organismus lebt unter der Erde.“ Es ist nur wenig darüber bekannt, wie Pilze diese wunderschönen Fruchtkörper wachsen lassen. Wie entscheiden sie, wann das geschieht? Und welche Gene sind an der Entwicklung dieser komplexen Strukturen beteiligt?

Neue Verfahren für die Pilzforschung

Die Beantwortung dieser Fragen war ein zentrales Ziel des Projekts Mushroomics, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wurde. „Wir waren insbesondere an einer Klasse von Genen namens Transkriptionsfaktoren interessiert“, merkt Ohm an. „Diese Gene können als genetische Schalter agieren und so wichtige Entwicklungsprozesse regulieren.“ Einige dieser Transkriptionsfaktoren waren zu Beginn des Projekts bekannt, jedoch nicht, wie genau sie die Entwicklung beeinflussen. Einer der Gründe dafür ist, dass es bisher sehr schwierig war, genetische Studien von Pilzen durchzuführen. Das Projektteam setzte also bei der Erarbeitung neuer genetischer Verfahren für Pilze an. Dazu gehörte ein CRISPR/Cas9 Protokoll, mit denen Gene aus dem Pilzgenom gelöscht werden können. Das Team sequenzierte auch das Genom verschiedener Stränge des Gemeinen Spaltblättlings und entwickelte Verfahren, mit denen bestimmt werden kann, wie Transkriptionsfaktoren andere Gene aktivieren.

Wichtige Faktoren bei der Pilzentwicklung erkannt

Mit diesen neuen Verfahren analysierten Ohm und sein Team dann verschiedene Aspekte der Pilzentwicklung. „Wir untersuchten Dutzende Transkriptionsfaktoren und es stellte sich heraus, dass viele von ihnen eine Rolle bei der Pilzentwicklung spielen“, sagt er. „Wenn wir beispielsweise bestimmte Transkriptionsfaktoren aus dem Genom löschten, dann bildete sich kein Fruchtkörper oder die Ausbildung wurde frühzeitig abgebrochen.“ Das Projekt konnte insbesondere einen Transkriptionsfaktor bestimmen, der bei der Regulierung der Holzdegradation eine wichtige Bedeutung einnimmt. Als dieser aus dem Genom gelöscht wurde, hat der Pilz aufgehört, Zellulose (ein Hauptbestandteil von Holz) abzubauen oder zu sich zu nehmen. „Es zeigte sich, dass dieser Transkriptionsfaktor beim Wachstum auf Holz zahlreiche Gene aktiviert“, erklärt Ohm. „Einige davon sind bekannte Enzyme, die Zellulose abbauen, aber es wurden auch viele unbekannte Gene aktiviert, die wir jetzt weiter erforschen.“

Effizientere und nachhaltigere Kultivierung

Diese Entdeckung ist unter anderem daher so wichtig, weil die Zersetzung von totem Holz es ermöglicht, Nährstoffe zurückzugewinnen. Ein weiterer Grund ist, dass viele Pilzarten kommerziell zum Verzehr gezüchtet werden. Durch die Zersetzung von landwirtschaftlichen Abfallströmen mit geringer Qualität, wie Holz, Stroh und Mist, verwandeln sie Biomasse in hochwertige Nahrungsmittel. „Obwohl Pilze so wichtig sind, wusste wir nur wenig darüber, wie sie eigentlich wachsen“, ergänzt Ohm. „Unsere Ergebnisse konnten hier einige grundlegende Erkenntnisse liefern.“ Ohm und sein Team erforschen mit den im Projekt entwickelten Verfahren weiterhin das regulatorische Netzwerk zusätzlicher Transkriptionsfaktoren. „Wir hoffen, dass neue Erkenntnisse zur Pilzbildung letztendlich eine effizientere Kultivierung unterstützen“, berichtet er. „So könnten wir den Fleischkonsum der Gesellschaft senken und mit einer nachhaltigeren Alternative ersetzen: Pilzen.“

Schlüsselbegriffe

Mushroomics, Genetik, Pilz, Myzel, Sporen, CRISPR, Genom

Functional genomics in Schizophyllum commune: leveraging the diversity in this hypervariable fungus to understand mushroom development

Genetische Erkenntnisse entschlüsseln die Welt der Pilze

Neue Verfahren für die Pilzforschung

Wichtige Faktoren bei der Pilzentwicklung erkannt

Effizientere und nachhaltigere Kultivierung

Schlüsselbegriffe

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich

Diese Seite teilen

Herunterladen