Molekulare Taxonomie und Systematik von Hefen

Das vorliegende Projekt läßt sich in zwei Teile gliedern. Der erste Teil konzentriert sich auf die Isolation und phänotypische und genotypische Charakterisierung von neuen Hefe Arlen oder Gattungen aus dern Darmtrakt wirbelloser Bodentiere bzw. aus dem aseptischen Fruchtkörpertrama von höheren Pilzen. Zur Charakterisierung dieser Hefen wurde von uns eine neue polyphasische Methode entwickelt. Die genotypische Identifizierung der Arten erfolgt über die RAPD-PCR und Partialsequenzen (D1/D2 Region) der 26S rDNS. Zusätzlich soll die AFLP Methode etabliert werden. Das Ubichinon-System und das qualitative und quantitative Zuckerspektrum gereinigter Zellwände dienen als weiter biochemische Charakteristika. Erlauben die Partialsequenzen der 26S rDNS keine eindeutige Identifizierung über Typ Stämme mittels RAPD-PCR, dienen Sequenzen der ITS Regionen bzw. der kleinen ribosomalen Untereinheit der Mitochondrien als weitere genotypische Marker. Teil 2 konzentriert sich auf systernatische Fragestellungen. Gesamtsequenzen der 18S rDNS werden herangezogen um folgende Aufgaben zu lösen: 1. Abklärung der Gaftungszugehörigkeit (z.B. Eremothecium ashbyii, E. coryli; Metschnikowia lunata, M. hawaiensis; Taphrina vestergrenii; Hyphozyma roseonigra, H. variabilis, Cryptococcus humicolus, C. yarrowii), 2. Abgrenzung der Familie der Nadsoniaceae (Nadsonia commutata, N. fulvescens, Schizobiastosporion starkeyi- henricii), 3. Zur phylogenetischen Unterstützung von Zellwanzuckerdaten und Zuordnung zu Klassen bzw. Ordnungen bei Basidiomyceten (Exobasidium vaccinii, Rhamphospora nymphaeae, Cryptococcus humicolus, Kriegeria eriophori, C yarrowii), 4. Das Schwesterngruppen Verhältnis von Protomycetes und Euascomycetes soll durch 18S Gesamtsequenzen von dimorphen Euascomyceten (Calyptrozyma, Hyphozyma, Lecythophora) weiter untermauert werden. 5. Anamorphe Gattungen (Schizoblastosporion, Hyphozyma, Lecythophora, Cryptococcus) sollen in den Stammbaum teleomorpher Arten integriert werden.

Eine präzise Bestimmung von Hefen ist für die Bio- und Lebensmitteltechnologie wichtig, wo die Hefen in verschiedenen Fermentationsprozessen, biochemisch orientierten Studien und als Starterkulturen eine Anwendung gefunden haben. Ein wesentlicher Fortschritt in der Hefesystematik wurde mit der Entwicklung von molekularen Techniken erreicht, die unser Grundverständnis der genetischen Struktur und Hefediversität in natürlichen Habitaten beeinflußt haben. Um Hefetaxa zu unterscheiden, verwendet man verschiedene Methoden. Die Sequenzpolymorphismen der ribosomalen RNA kodierenden Gene werden erfolgreich für taxonomische Untersuchungen eingesetzt. Die 18S rDNA ist sehr wertvoll in der Bestimmung der phylogenetischen Verwandtschaft zwischen Gattungen und höheren Taxa. Andererseits verwendet man die D1/D2 Domäne der 26S rDNA und die ITS1/ITS2 Regionen für die Spezies-Abgrenzung. Die DNA-fingerprinting Techniken wie RAPD (random amplified polymorphic DNA), PFGE (pulsed field gel electrophoresis), RFLP (restriction fragment length polymorphisms) und AFLP (amplified fragment length polymorphism) sind für die Spezies- und Subspezies- Unterscheidung geeignet. Im Rahmen dieses Projektes wurden die 18S rDNA Sequenzen von Asco- und Basidiomyceten-Hefen und dimorphen Pilzen benuzt, um die phylogenetischen Verwandtschaftaften zwischen Klassen zu bestimmen. Die Verträter einiger Gattungen mit unsicherer taxonomischer Position (Coniochaeta, Lecythophora, Hyphozyma, Candida, Rhodotorula, Fucotaphrina, Asterotremella) wurden untersucht, um ihre phylogenetischen Verwandtschaften vorherzusagen. Die AFLP Methode wurde verwendet, um die genotypische Verwandtschaft innerhalb der Gattung Fellomyces zu bestimmen. Durch einen Vergleich von AFLP, PCR- fingerprinting und ITS1/ITS2 Sequenzen wurden die Leistungen der verschiedenen Techniken in der Spezies- Abgrenzung studiert.