Phylogenetik der Diaporthales

Diaporthales (Ascomycota, Sordariomycetes) besetzen unterschiedlichste ökologische Nischen, was zu einer hohen Biodiversität an Arten führt. Sie sind meist als Pathogene oder Saprotrophe mit Landpflanzen assoziiert, und viele sind häufige Endophyten von lebenden Pflanzen und zeigen oft eine hohe Wirtsspezifität. Einige Arten sind wirtschaftlich wichtige Parasiten von Forstbäumen, besonders wenn sie als Neomyzeten in neue Areale verschleppt werden. Das bekannteste Beispiel dafür ist der Erreger des Kastanienkrebses (Cryphonectria parasitica), der nach seiner Einschleppung die nordamerikanischen Kastanienwälder radikal dezimiert hat. Die Diaporthales sind pleomorphe Pilze mit sexuellem (Teleomorphe) und asexuellem (Anamorphe) Stadium und beinhalten derzeit 11 Familien, ca. 160 Gattungen und ca. 1200 Arten. Allerdings fehlt bisher ein umfassendes phylogenetisches Klassifikationssystem für die Familien und Gattungen der gesamten Ordnung. Die publizierten Phylogenien für die gesamte Ordnung basieren auf einem kurzen Teilstück der nuLSU und haben keine ausreichende phylogenetische Auflösung, um die Verwandtschaft der Familien und Gattungen aufzuklären. Außerdem ist das Taxon Sampling der bisherigen Untersuchungen unzureichend für eine gut fundierte revidierte phylogenetische Klassifikation der Gattungen und Familien. Bei vielen Gattungen (ca. 90) ist die Familienzuordnung unklar, entweder weil keine molekularen Daten vorliegen oder weil sie phylogenetisch nicht mit den Familien assoziiert sind, in die sie früher gestellt wurden. Auch viele postulierte oder unklare Anamorph-Teleomorph Beziehungen erfordern eine Bestätigung durch molekulare Daten, basierend auf den Gattungstypen, um eine solide Basis für eine einheitliche Klassifikation zu erhalten. Außerdem ist die Biodiversität in vielen Gruppen unzureichend erforscht. Rezente Studien einiger diaporthalen Gattungen ergaben viele unbeschriebene Arten als Resultat hoher Wirtsspezifität. Es sind deshalb noch viele unbeschriebene Arten in unzureichend untersuchten Gattungen zu erwarten. Das vorliegende Projekt deshalb folgende Ziele: a. Eine umfassende Multigen-Phylogenie der Diaporthales soll anhand von ausgewählten, nukleären ribosomalen und proteinkodierenden Markern erstellt werden. Diese ist die Grundlage für ein robustes revidiertes Klassifikationssystem der Familien und Gattungen, aber auch für Untersuchungen von evolutionären Prozessen wie Wirtsspektrum und evolutionäre Diversifikation. Grundlegend dafür ist ein repräsentatives Taxon Sampling inklusive möglichst vieler Typusarten sowohl von Anamorph- als auch Teleomorphgattungen. b. Artbildung, Artkonzept und Wirt-Parasit Radiation sollen bei ausgewählten Verwandtschaftskreisen (z.B. der Familie Sydowiellaceae und den Gattungen Melanconis und Hapalocystis) genauer anhand mehrerer informativer nukleärer Marker untersucht werden. d. Taxonomische Revisionen sollen auf Grundlage der molekularen Phylogenien auf Familien-, Gattungs- und Artebene durchgeführt werden. Herbarbelege werden dazu morphologisch untersucht. e. Neue Arten sollen nach gründlichen morphologischen und molekularen Untersuchungen formal beschrieben werden. f. Anamorph-Teleomorph Beziehungen sollen aufgeklärt werden, um eine fundierte Basis für nomenklatorische Entscheidungen im Rahmen der einheitlichen Nomenklatur zu liefern.

Die Askomyzeten-Ordnung Diaporthales ist eine artenreiche systematische Gruppe, die als Pflanzenpathogene und Endophyten eine wichtige ökologische und ökonomische Bedeutung hat. Trotz ihrer Wichtigkeit sind Stammesgeschichte, Artenvielfalt und Ökologie auch in Europa bisher nur unzureichend erforscht. Die Ordnung enthält eine Vielzahl von noch unbeschriebenen Arten und Gattungen, und viele weitere Vertreter sind nur schlecht erforscht. Sowohl ein stabiles, zuverlässiges Klassifikationssystem als auch eine gute Dokumentation und Kenntnis der Artenvielfalt sind aber eine wichtige Grundlage für wichtige, angewandte Disziplinen, wie zum Beispiel Pflanzenpathologie und Quarantäne. Um die Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb der Ordnung genauer zu untersuchen, wurde eine Multigen-Analyse mit 7 Genen (LSU, mcm7, ms204, rpb1, rpb2, tef1, tub2) durchgeführt. Dazu wurden für ca. 190 Arten diese Gene sequenziert und mit bereits publizierten Sequenzdaten ergänzt. Die phylogenetischen Analysen der resultierenden Sequenzmatrix ergaben eine deutlich bessere Auflösung und Unterstützung der Verwandtschaftsbeziehungen, was eine wichtige Basis für eine verbesserte Klassifikation darstellt. Zahlreiche neue, unbeschriebene Taxa wurden während des Projektes identifiziert. 2 neue Familien, 3 neue Gattungen, 17 neue Arten und 3 Unterarten wurden beschrieben, und etliche zusätzliche neue Arten und Gattungen warten noch auf ihre Beschreibung. Artkonzepte und Wirtsspektren konnten geklärt werden. Außerdem wurden falsch zugeordnete Arten identifiziert und an die richtige Stelle im Klassifikationssystem gestellt. In diesen Untersuchungen wurden molekularphylogenetische Analysen, Kulturmerkmale und morphologische Daten kombiniert. Die resultierenden detaillierten Artbeschreibungen enthalten Abbildungen von hoher Qualität, und sind eine wichtige Grundlage für die morphologische Artbestimmung. Die Projektdaten sind auch ein wichtiger Beitrag zu einem zuverlässigen molekularen Identifikationssystem durch Sequenzdaten ("Molekulares Barcoding"). Da die untersuchte Gruppe viele Pflanzenpathogene enthält, ist dies von besonderer Bedeutung. Es zeigte sich, dass das tef1-Gen ein gut geeignetes Barcode-Gen darstellt, das oft sogar besser geeignet ist als die ITS, der Standard-Barcode bei Pilzen. Die Bestimmung mit Sequenzdaten ist besonders wichtig bei Arten, die sich morphologisch kaum unterscheiden (kryptische Arten). Die Sequenzdaten von hoher Qualität, die im Projekt generiert wurden, sind deshalb wichtige Referenzstandards für eine zuverlässige molekulare Identifikation und dadurch für einen breiten Kreis von Nutzern von Bedeutung. Als wichtiges Nebenprodukt des Projekts werden Reinkulturen in öffentlichen Stammsammlungen hinterlegt und stehen als wichtige genetische Bioressourcen anderen Forschern für nachfolgende Untersuchungen zur Verfügung. Das Projekt lieferte auch wichtige Beträge zur Pflanzenpathologie. In Zusammenarbeit mit italienischen Forschern wurde ein neuer Krankheitserreger von Pistazien, Leptosillia pistaciae, untersucht und beschrieben. Er verursacht beträchtliche Schäden in Pistazienkulturen in Sizilien (Italien). Die Symptome und Pathogenität des Erregers wurden genau untersucht, und er wurde morphologisch und mit Sequenzdaten charakterisiert. In Zusammenarbeit mit iranischen Forschern wurde eine weitere Art, Juglanconis pterocaryae, als wichtiger Krankheitserreger der Flügelnuss (Pterocarya fraxinifolia) in iranischen Wäldern identifiziert und die Krankheitssymptome beschrieben.