Alpine Flechten als Reservoir von Pilzendiversität

Flechten werden von einer Vielzahl von biologisch und phylogenetisch diversen, zusätzlichen Pilzen besiedelt. Gemäß ihrer Phänotypen zeigen lichenicole Pilze unterschiedliche Grade der Spezifität. Die Muster der Wirtspezifizität sind unseres Erachtens dennoch unzureichend bekannt. Wir stellen die Hypothese auf, dass lichenikole Pilze auch in zahlreichen Flechten vorkommen, ohne dass die typischen Befall-Symptome gebildet werden, und dementsprechend häufiger latent vorkommen, als bislang angenommen. Die Hypothese soll an flechtenreichen Standorten mit der Analyse von Flechtengemeinschaften geprüft werden. Alpine Höhenlagen sind durch flechten-dominierte Bio-Oberflächen gekennzeichnet. Besonders das von uns vorgesehene Untersuchungsgebiet ist darüber hinaus auch bezüglich der lichenikolen Pilzen gut bekannt. Die Diversität an flechten-assoziierten Pilzen in Flechtengemeinschaften wird mittels kulturabhängiger bzw. kulturunabhängiger, mikrobiologischer Methoden erforscht. Zudem wird die Pilzdiversität innerhalb einzelner Individuen und zwischen Standorten untersucht und verglichen. Unsere Forschung wird zeigen, dass Flechten als Reservoirs und eine Art Keimbeet der Pilzdiversität in der Natur bedeutend sind. Flechten sind mögliche evolutionäre "Rampen" für die Anpassung an andere Wirte.

Flechten sind symbiontische, mutualistische Verbindungen zwischen zwei Hauptpartnern: einem Pilz, dem Mykobionten, und einer oder mehreren Populationen von photoautotrophen Algen, den Photobionten. Flechten sind aber auch von zusätzlichen, biologisch und phylogenetisch unterschiedlichen Pilzen besiedelt. Diese zusätzlichen Pilze können sichtbar, symptomatisch, oder kryptisch im Flechtenthallus (dem Körper der Flechte) vorkommen und unterschiedliche Grade an Wirtsspezifität zum Ausdruck bringen. Die Symptom entwickelnden lichenicolen Pilze sind Arten mit schlecht entwickelten und oft melanisierten Hyphen und werden normalerweise anhand ihrer pathogenen Symptome und den sexuell oder asexuell Sporen produzierenden Strukturen am Flechtenwirt erkannt. Die kryptisch vorkommenden endolichenicolen Pilze werden nur erkannt, wenn sie in Kulturen wachsen. Die Symptom bildenden lichenicolen Pilze wurden hauptsächlich in Bezugnahme auf ihre Morpho-anatomischen Strukturen klassifiziert; wenig Wissen verbleibt über die Spezifitätsmuster und das kryptische Vorkommen. Hinzu kommt, dass die phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse zwischen der Mehrheit von ihnen komplett unbekannt sind. Erst kürzlich wurden die molekularen Daten, die aus wenigen verfügbaren Kulturisolaten und Umweltproben von lichenicolen Pilzen erhalten wurden, verbunden, um ihre Platzierung zu bestätigen und Anamorph-Teleomorph Beziehungen zu entdecken. In unserem Projekt haben wir die Hypothese, dass viele Symptome entwickelnde lichenicole Pilze auch in anderen Flechten vorkommen können ohne das Ausbilden von Symptomen neben ihren bekannten Wirten. Um unsere Hypothese zu testen, sammelten wir Gesteins bewohnende Flechten in alpinen flechtenreichen Habitaten durch Anwendung eines Gemeinschafts-basierenden Zugangs. Wir schätzten die Artendiversität der Symptom bildenden lichenicolen Pilze und untersuchten die totale Pilzgemeinschaftsdiversität unter Verwendung von molekularem Fingerprinting, phylogenetischem und Kultur basierendem Zugang. Das Untersuchungsgebiet inkludiert ausgewählte Lokalitäten auf der Koralpe (Österreich), über der Baumgrenze, die charakterisiert sind von Gesteinsblöcken homogen bedeckt von Flechtenthalli, durch lichenicole Pilze infiziert oder nicht. Unser Sammeln hat zu einer Erhöhung der Symptom bildenden lichenicolen Pilzarten auf 17 in der untersuchten Region beigetragen. Das Sammeln bewies erfolgreich, wie es möglich ist, die beinahe komplette Diversität von symptomatischen lichenicolen Pilzen in einer gut definierten Nische abzuschätzen. Eine ähnliche Sammelstrategie würde auch die Anzahl von Arten in anderen Regionen erhöhen. Kulturisolate und Sequenzdaten zeigten, dass Pilze aus Flechten oft nah verwandt sind zu Pilzen aus anderen ökologischen Nischen. Wir folgerten, dass die symbiontischen Strukturen der Flechtenthalli ein geteiltes Habitat von phylogenetisch unterschiedlichen Stress toleranten Pilzen zu sein scheinen, die von der Flechtennische in anders bewohnbaren Habitaten profitieren. Die isolierten Pilzstrains repräsentieren nun ein wertvolles Material für weitere Analysen am Genom- und Chemie-Level.