Molekulare Ökologie von Trichoderma in europäischen Waldböden

Trichoderma ist eine Gattung von filamentösen Bodenpilzen, welche ubiquitär einen hohen Anteil der Pilzflora von Böden ausmacht. Verschiedene Spezies von Trichoderma besitzen auch große Anwendung in der biotechnologischen bzw. landwirtschaftlichen Industrie, wo sie u.a. zur Bekämpfung von Schadpilzen verwendet werden, sodaß eine nähere Untersuchung der Ökologie dieser Pilze gerechtfertigt erscheint. Zu diesem Zweck haben wir zwei unberührte Waldbiotope ausgewählt, welche die ursprüngliche Flora Europas heute noch repräsentieren, nämlich: einen borealen, "Mittlere Taiga" Nadelwald (Komi Republik, USSR); und einen unberührten Fichtenwald in Zentralrußland (Tverskaya district, USSR). Alle drei Ökosysteme sind Gegenstand intensiver ökologischer Beobachtung, sodaß flankierende chemische und physikalische Daten zur Verfügung stehen. Wir planen nun, das Auftreten von Trichoderma spp. in diesen drei Ökosystemen mit zwei Methoden zu untersuchen: einmal wollen wir die Pilze aus dem Boden isolieren, und anhand eines von uns entwickelten DNA- Barcodes identifizieren. Ferner, um auch die Anwesenheit von langsamer wachsenden Spezies zu detektieren, planen wir die Entwicklung eines "DNA-Chips" welcher die gleichzeitige Bestimmung aller in einer Bodenprobe auftretenden Trichoderma spp. ermöglichen soll. Wir erwarten uns von diesen Untersuchungen eine Information über die Ökologie von Trichoderma in temperenten Klimazonen, und glauben daß unsere Strategie auch auf andere Pilzgruppen anwendbar sein sollte..

Die Gattung Trichoderma beinhaltet Pilze mit opportunistischen Eigenschaften, die es ihr ermöglichen mit Pflanzen, Tieren und anderen Pilzen zu interagieren. Wegen ihrer Eigenschaft die Abwehr der Pflanzen gegen Pathogene zu stimulieren werden sie auch in der Biokontrolle eingesetzt. Ihre wahre Biodiversität ist jedoch noch nicht ausreichend erforscht. Daher wurde in diesem Projekt eine umfassende in situ Analyse der Verbreitung von Trichoderma unter Verwendung metagenomischer Analysen durchgeführt. Der dabei wichtigste erhaltene Befund ist dass zumindest in Böden temperenten Klimas keine verborgene Diversität vorliegt, und auch aus der Luft aufgefangene Sporen ausschließlich bereits bekannten Spezies zugeordnet werden können. Diese Befunde, und die Analyse des Geninventars von T. reesei, T. virens und T. atroviride ermöglichten ein neues Verständnis der Ökologie von Trichoderma: die weit verbreitete Meinung dass es sich bei Trichoderma um einen Bodenpilz handelt muss fallen gelassen, und die Gattung stattdessen unabhängig von Ökosystem als mykotroph bezeichnet werden. Bioinformatische Analysen des Geninventars unterstützen ferner die Hypothese dass die molekularen Eigenschaften, welche für Biotrophie zuständig sind (z.B. ein erweitertes Proteasearsenal), auch die Assoziation von Trichoderma mit Pflanzen und Tieren ermöglicht haben. Wir konnten ferner zeigen, daß bis zu 10 verschiedene Spezies in mikroökologischen Nischen koexistieren können, und nur die Bodentiefe die Speziesverteilung beeinflusst. Die gefundenen infragenerischen Pilzgesellschaftzen wiesen dabei ein Netzwerk von positiven und negativen Interaktionen auf, ein Befund der auch für die Anwendung von Trichoderma in der Biokontrolle relevant ist. Die im Projekt erhaltenen neuen Daten liefern daher die Basis für weitere gezielte Untersuchungen zur ökologischen Genomik von Trichoderma.