Meister des Recyclings

Bakteriengift schützt Pilze vor Parasiten

Von Diemut Klärner
27.11.2021
, 15:00
Mit toxischen Bakterien im Innern der Hyphen töten Pilze Fadenwürmer ab.
Pilze haben verschiedene Strategien entwickelt, um sich gegen andere Bodenbewohner zu verteidigen. Manche schützen sich mit einem Bakteriengift erfolgreich vor Parasiten.
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Im Boden bauen Pilze die tote organische Substanz allmählich ab, so dass darin gebundene Nährstoffe wieder für die Pflanzen verfügbar werden. Dabei zerlegen die Pilze auch schwer Verdauliches wie Lignin und Chitin. In gesunden Böden spielen Jochpilze der Gattung Mortierella eine zentrale Rolle. Dafür müssen sich diese entfernten Verwandten der Schimmelpilze einigermaßen erfolgreich gegen andere Bodenbewohner verteidigen. Attackiert werden Jochpilze vor allem von winzigen Fadenwürmern. Die auch hierzulande vorkommende Spezies Mortierella globalpina kann den Spieß jedoch umdrehen, wie Michael DiLegge und Kollegen von der Colorado State University in Fort Collins beobachtet haben: Pilzfäden heften sich an den Fadenwurm, durchdringen seine aus Kollagenfasern aufgebaute Körperwand und verdauen sämtliche Zellen, auf die sie dann stoßen. Auf diese Weise schützt der Pilz auch Pflanzenwurzeln vor parasitischen Fadenwürmern.

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Ebenfalls hierzulande heimisch ist ein Pilz namens Mortierella verticillata, der eine ganz andere Strategie entwickelt hat. Er kann eine Symbiose mit Bakterien eingehen, die ihm Giftstoffe gegen Fadenwürmer liefern. Das haben kürzlich Wissenschaftler um Hannah Büttner und Sarah P. Niehs vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie in Jena herausgefunden. Dass die Variante „NRRL 6337“ von Mortierella verticillata sogenannte Necroxime enthält, war bereits bekannt. Da diese hochwirksamen Gifte aus der Gruppe der Benzolacton-Enamide aber eher in das Repertoire von Bakterien als von Pilzen passen, regte sich der Verdacht auf symbiontische Mikroorganismen.

Gemeinsam mit Mikrobiologen des Doherty Institute in Melbourne haben Büttner und ihre Kollegen in den Zellen der fraglichen Pilze nun tatsächlich Bakterien der Gattung Mycoavidus entdeckt. Dass die gegen Fadenwürmer wirksamen Toxine von diesen Mikroben stammen, bestätigte eine monatelange Behandlung mit Antibiotika: Nach der Kur waren die Necroxime ebenso vollständig aus den Pilzzellen verschwunden wie das Bakterium, für das der Name Mycoavidus necroximicus angemessen scheint.

Mit Hilfe der der Fluoreszenz-Mikroskopie werden die Bakterien (grün) in den Hyphen des Pilzes (blau) sichtbar.
Mit Hilfe der der Fluoreszenz-Mikroskopie werden die Bakterien (grün) in den Hyphen des Pilzes (blau) sichtbar. Bild: Leibniz-HKI

Eine neue Pilzgattung aufgespürt

Obwohl sich dieser Bewohner von Pilzzellen hartnäckig weigerte, auch auf einem künstlichen Nährmedium zu gedeihen, gelang es den Forschern schließlich, seine DNA zu isolieren. Als vermutlich rundum versorgter Symbiosepartner hat dieses Bakterium ein relativ kleines Genom, von dem ein großer Teil zur Produktion extravaganter Naturstoffe dient. Einer der einschlägigen Gen-Cluster wurde als Bauplan des Syntheseapparats für Necroxime identifiziert. Wie die Forscher um Büttner in den Proceedings der Nationalen Amerikanischen Akademie der Wissenschaften berichten, unterscheidet sich das Bakterium insgesamt so deutlich von bisher bekannten Vertretern der Gattung Mycoavidus, dass es sich als neue Spezies betrachten lässt.

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Wie gut sich der Pilz Mortierella verticillata mit bakterieller Hilfe gegen Fadenwürmer wappnen kann, wurde am Beispiel von Aphelenchus avenae geprüft. Dieser Fadenwurm sticht seine Mundwerkzeuge in Pilzzellen, um sich deren nahrhaften Inhalt einzuverleiben. Mit Pilzen konfrontiert, deren symbiontische Bakterien Necroxime produzieren, hatten diese angriffslustigen Würmchen eine viel höhere Sterberate als im Kontakt mit wehrlosen Exemplaren, die keine bakteriellen Giftstoffe bereithielten. Womöglich können sich Bodenpilze mit symbiontischen Bakterien künftig auch in der biologischen Schädlingsbekämpfung nützlich machen.

Wenn Pflanzenwurzeln vor Fadenwürmern geschützt werden sollen, gilt es allerdings, die Pilze und ihre Symbiosepartner sorgfältig auszuwählen. Manche Varianten von Mortierella verticillata beherbergen nämlich von Natur aus Bakterien, die keine Necroxime erzeugen können. Dem Pilz bieten solche Symbiosen wahrscheinlich andere, noch unbekannte Vorteile.

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Quelle: F.A.Z.
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