Antherenbrand auf Stellaria holostea verursacht durch Microbotryum

Überblick über Forschungsthemen

Im Rahmen der Forschungsarbeiten beschäftigen wir uns mit der Diversität und Pflanzeninteraktion von Pilzen. Während die Standort-Eigenschaften von Pflanzen oft schon gut verstanden werden, ist über die Ökologie von Pilzen vieles unbekannt. Für Pflanzenparasiten spielen neben Verbreitung und Klima vor allem die Resistenzen der Wirte eine große Rolle. Besonders spezifische Pilze wie die Brand- und Rostpilze sind dabei von besonderem Interesse, da sich im Laufe der Evolution ganz unterschiedliche Muster der Verteilung auf die Wirte ergeben haben.
Insgesamt lässt sich die Forschung der Arbeitsgruppe in vier Bereiche gliedern:

Phylogenie der Brand- und Rostpilze
Verschiedene Gattungen und Familien der Basidiomycota werden aktuell molekular phylogenetisch bearbeitet. Martin Kemler beschäftigt sich mit der Gattung Microbotryum und deren Phylogenie. Sascha Lotze-Engelhard arbeitet an verschiedenen Vertretern der Urocystales. Sonja Bogisch versucht die Phylogenie der Gattung Ravenelia aufzuklären.

Koevolution von Pflanzen und Pilzen
Da die Parasiten teilweise in sehr enger Interaktion mit den Wirtspflanzen stehen, spielen die Pflanzen sicher auch eine Rolle für die Evolution. Gerade die Spezifität monophyletischer Pilzgruppen auf monophyletischen Pflanzengruppen legen eine enge Beziehung in der Evolution nahe. Vor diesem Hintergrund arbeiten wir auch an der Phylogenie einzelner Wirtsgruppen. Dabei stehen die Gattungen Carex, Dianthus und Saponaria derzeit im Vordergrund.

Interaktionsmechanismen bei Brandpilzen
Die Brandpilze haben sich zu einer Modellgruppe für spezifische Pflanzenparasiten entwickelt. Ustilago maydis lässt sich genetisch manipulieren und inzwischen wurde auch das Genom veröffentlicht. Im Rahmen eines DFG geförderten Projektes schauen wir uns die Evolutionsgeschwindigkeit verschiedener Gene, die an der Interaktion beteiligt sind, an und versuchen Rückschlüsse auf die Rolle der Gene zu ziehen. Ronny Kellner beschäftigt sich vorwiegend mit Genen der Paarungsfaktoren und Christian Hanschke hat sich in seiner Diplomarbeit sekretierte Proteine angeschaut.
Um einen weiteren Modellorganismus besser zu verstehen arbeitet Angela Schäfer mit Microbotryum lychnidis-dioicae. Mit Infektionsversuchen und detaillierter Elektronenmikrsokopie haben wir inzwischen einige Lücken im Lebenszyklus des Pilzes schließen können.

Diversität von Bodenhefen
Im Rahmen der Biodiversitäts-Exploratorien arbeiten wir an der Diversität von Bodenhefen. Andrey Yurkov hat in den letzten Jahren viele Hefen der Asco- und Basidiomyceten aus den Böden der Untersuchungsflächen isoliert und wir verstehen inzwischen die Verteilung der Arten wesentlich besser. Derzeit erforschen wir die zeitlichen Variationen der Bodenhefen.

Aktuelles aus der Forschung

In den letzten Monaten konnten wir einige neue Arten beschreiben. Dabei handelt es sich zumeist um Hefen, die zum ersten Mal isoliert wurden.

  • Büker B, Petit E, Begerow D, Hood M E (2013) Experimental hybridization and backcrossing reveal forces of reproductive isolation in Microbotryum. BMC Evolutionary Biology 13: 224

  • Kemler M, Martín M P, Telleria M T, Schäfer A M, Yurkov A, Begerow D (2013) Contrasting phylogenetic patterns of anther smuts (Pucciniomycotina: Microbotryum) reflect phylogenetic patterns of their caryophyllaceous hosts. Organisms Diversity & Evolution 13: 111-126

  • Fröhlich-Nowoisky J, Burrows S M, Xie Z, Engling G, Solomon P A, Fraser M P, Mayol-Bracero O L, Artaxo P, Begerow D, Conrad R, Andreae M O, Després V R, and Pöschl U (2012) Biogeography in the air: fungal diversity over land and oceans. Biogeosciences 9: 1125-1136