Mikrobiologie, Chemie, Ökophysiologie von Flechtenpilzen

Flechten sind faszinierende, zusammengesetzte Pflanzen; sie bilden eine Symbiose zwischen Ascomyceten (Pilz) und Grünalgen/Blaualgen (= Cyanobakterien). 1-2% aller Flechtenpilze gehören zur Familie der Basidiomyceten, welche kleine "Ständerpilze" formen, die zusammen mit Grünalgen und Cyanobakterien eine Lebensgemeinschaft eingehen. Die Kultursammlung des Fachbereichs für Organismische Biologie der Universität Salzburg beinhaltet eine grosse Anzahl von Flechtenpilzen (Mykobionten) und Algen/Cyanobakterien (Photo-, Cyanobionten), welche in verschiedenen klimatischen Regionen der fünf Kontinente gesammelt wurden. Flechtenpilze wurden schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts als reiche Quelle für biologisch aktive Substanzen erkannt. Jedoch ist die Anwendbarkeit von "Flechtenstoffen" weitestgehend unerforscht, da Mykobionten grundsätzlich am Anfang sehr langsam wachsen. Neue Zusammensetzungen von Nährmedien mussten entwickelt werden, um höhere Wachstumsraten zu erzielen und somit Myko- und Photobionten in ausreichender Menge zu erhalten. Durch Experimente und großangelegte Kulturversuche hat die Arbeitsgruppe an der Universität Salzburg neue Nährmedium-Kombinationen und Kulturbedingungen erforscht, welche ein rascheres Wachstum von Myko- und Photobionten ermöglichen. "Fall"-Studien zeigten auf, dass die meisten Flechtenpilze unter stabilen und standardisierten Kulturbedingungen keine "Flechtenstoffe" (Sekundäre Metaboliten; Polyketide) bilden. Programmierbare Kulturkammern - Mykobiontenwachstum unter sich verändernden, mikroklimatischen Bedingungen - stimulierten Flechtenpilze zur Zelldifferenzierung und schließlich zur Produktion von sekundären Stoffwechselprodukten. Die Zusammensetzung der Polyketide wurde mit TLC und HPLC untersucht (Dünnschicht- und Hochleistungs-Flüssig-Chromatografie). Zum ersten Mal gelang es, eine beträchtliche Anzahl von hochdifferenzierten Myzelien heranzuziehen, die einen bestimmten Polyketid-Stoffwechselweg einschlugen, indem sie dieselben oder verwandte phenolische Stoffe produzierten, wie sie für die Original-Flechte (aus welcher der Pilz isoliert wurde) typisch sind. In den erfolgreichsten "Fall"-Studien bildeten Arten der Gattung Lobaria, Bunodophoron und Ramalina in Kultur komplette Chemosyndrome (eine Ansammlung von chemisch nahe verwandten Substanzen) aus. Die erhaltenen Ergebnisse wurden in Form von Vorträgen und Postern auf verschiedenen internationalen Treffen, Konferenzen, Symposien, Kongressen in Europa, USA und Australien präsentiert. Die Publikation über "Ramalina" wurde durch ABLS (American Bryological And Lichenological Society) mit dem "Tuckerman Award 2005" (ein Preis für den besten Beitrag im amerikanischen Journal "The Bryologist") ausgezeichnet. Weitere spannende Ergebnisse wurden durch die Analyse der Polysaccharide (Galactomannane) von Flechten und kultivierten Mykobionten erzielt. Neue Flechten-heteropolysaccharide wurden entdeckt und neue chemische Strukturen wurden mittels Massenspektroskopie aufgeklärt. Die Kooperation mit dem Forschungslabor in Curitiba (Department of Biochemistry, University of Parana, Brasilien) was sehr erfolgreich und führte zu mehreren Publikationen in internationalen Zeitschriften mit hohen Impact Faktoren (FEMS, Carbohydrate Research, Phytochemistry, etc.).