Populationsgenetik und Speziesbildung in Trichoderma

Pilze des Genus Trichoderma sind ubiquitäre Bodenbewohner, welche sowohl in der Biotechnologie als auch Ökologie und Pflanzenschutz große praktische Bedeutung besitzen. Aus diesem Grund ist ihre taxonomische Zuordnung essentiell. Leider sind jedoch die Kriterien, welche in Zuge klassischer Pilztaxonomie zu diesem Zwecke angewandt werden, für Trichoderma nur beschränkt einsetzbar da sie inter- und intraspezifisch stark variieren. Eine Alternative dazu stellt das "phylogenetische Spezieskonzept" dar, welches Spezies anhand der evolutionären Herkunft ihrer Gene definiert. Im Rahmen des ggw. Projekts planen wir zuerst drei allgemein zu diesem Zweck verwendte Methoden (AFLP, SNPs und Mikrosatelliten Sequenzanalyse) auf ihre Fähigkeit zur Populationsanalyse von Trichoderma zu überprpüfen, und sodann die bestgeeignetste Methode gemeinsam mit der Sequenzanalyse mehrerer im Zellkern kodierter Gene die Evolution von Trichoderma anhand von Stammbäumen nachzuvollziehen. Durch Anwendung einschlägiger statistischer Verfahren werden wir dann versuchen, folgende Fragen zu beantworten: (i) wie vermehrt sich Trichoderma im Boden? und (ii) lassen die erhaltenen Daten eine Aussage darüber zu ob die ggw. bekannten Taxa klonale Linien, Populationen oder echte Spezies sind. Diese Strategie sollte helfen ein objektiv gültiges Spezieskonzept für Trichoderma zu erstellen, anhand dessen dann zukünftige Isolate eingeordnet werden können. Es wird auch helfen, das Verhalten einzelner in der Ökologie bedeutender Spezies (e.g. T. harzianum) besser zu verstehen und deren Anwendung im Feld entsprechend zu optimieren.

Ausgewählte Arten der Pilzgattung Trichoderma besitzen Bedeutung sowohl in der weissen und grünen Biotechnologie, als auch als Schädlinge in Pilzfarmen sowie fakultative Pathogene von Mensch und Tier mit angegriffenem Immunsystem. Eine sichere Methode zur Artenbestimmung ist daher Voraussetzung für den Umgang mit dieser Gattung. In diesem Projekt haben wir eine auf DNA-Barcodes basierende Methode (TrichOKey) zur raschen Speziesbestimmung entwickelt, die online zugänglich ist (www.isth/info). Wir fanden ferner mit Hilfe populationsgenetischer Methoden dass sich unterschiedliche Arten der Gattung auf untreschiedliche Weise gebildet haben: T. harzianum z.B. besteht aus einer weltweiten, sich sexuell vermehrenden Population, aus welcher seit dem Pliozen sich asexuelle vermehrende Arten ausbrechen. Im Gegensatz fand in der mit T. harzianum nahe verwandten, Austernpilz-pathogenen Art T. pleurotuphilum eine physiologische und morphologische Rückbildung statt. In zahlreichen anderen Arten spielt auch die geographische Trennung von Populationen eine wichtige Rolle bei der Speziesbildung. Unsere Ergebnisse zeigen dass selbst innerhalb nahe verwandter Arten von Trichoderma fundamental unterschiedliche Mechanismen der Artbildung stattgefunden haben.