Die dynamische Zellwand im mykoparasitären Pilz Trichoderma atroviride

Projektlaufzeit: 1. Juli 2021 - 30. Juni 2025

Als Schädlinge auf Pflanzen stellen phytopathogene Pilze eine enorme Herausforderung für die Landwirtschaft dar. Sogenannte Mykoparasiten werden als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Pestiziden als biologische Pflanzenschutzmittel in der Agrar-Biotechnologie eingesetzt. Dabei werden Pathogene durch spezielle Infektionsstrukturen, durch die Produktion von Metaboliten und durch die Sekretion von Enzymen von Mykoparasiten angegriffen und getötet. Einige filamentöse Bodenpilze der Gattung Trichoderma sind bekannt für ihr parasitäres Verhalten gegenüber phytopathogenen Pilzen.

Die wichtigsten Bestandteile der Zellwand von Pilzen sind Chitin, Chitosan und Glucan. Insbesondere Chitosan, die deacetylierte Form von Chitin, spielt eine entscheidende Rolle bei der Resistenz von filamentösen Pilzen während der Interaktion mit Wirten. Strategien, mit denen die Zellwand dem Immunsystem des Wirts entgeht, sind allen pflanzlichen und menschlichen Krankheitserregern gemeinsam, wurden jedoch bei Mykoparasiten noch nicht untersucht.

Das vorliegende Projekt „Dynamic cell wall architecture in TRICHODERMA mycoparasitism“ befasst sich mit der Charakterisierung des modularen Aufbaus der Bestandteile Chitin, Chitosan und Glucan in der Zellwand von Trichoderma atroviride und dem Zusammenspiel ausgewählter Enzyme. Mit fluoreszenzmikroskopischen Methoden wird das synergistische Verhalten von Chitin-, Chitosan- und Glucan modifizierenden Enzymen während der mykoparasitischen Interaktion und während der Hyphenentwicklung analysiert. Die Entwicklung einer spezifischen Sonde ermöglicht Nachweisprozesse von Chitosan während der Wechselwirkungen der Pilze in vivo, und könnte auch für Schnelltests zum Nachweis anderer Schädlinge weiterentwickelt werden.

Ziel ist es, ein ganzheitliches Bild der dynamischen Zellwand von Pilzen während ihres Angriffs auf einen Wirt zu erhalten. Darüber hinaus trägt Trichoderma atroviride als Mykoparasit dazu bei, das Wissen über den ökologischen Landbau im Hinblick auf die Biokontrolle zu erweitern. Die Klimakrise erfordert ein Umdenken in der Landwirtschaft und insbesondere im Hinblick auf die geänderten EU-Richtlinien mit dem Ziel, den Einsatz von Pestiziden zu reduzieren. Letztendlich könnten die gewonnenen Erkenntnisse auch auf pathogene Pilze für Mensch, Tier und Pflanze übertragen werden und so die Entwicklung neuer und alternativer Medikamente, die bei Pilzinfektionen zum Einsatz kommen, so genannter Antimykotika, vorantreiben.

Forschungsziele

Untersuchung der Biokontrolleigenschaften von Trichoderma-Arten zur Bekämpfung von Pilzpathogenen, um chemische Pestizide zu ersetzen und die Ernährungssicherheit sowie die menschliche Gesundheit zu fördern.
Analyse von Chitin und Chitosan bei der Zellwandsynthese von Trichoderma atroviride, um die Mechanismen ihrer Funktion in Mykoparasiten zu verstehen und die biologische Schädlingsbekämpfung weiter zu verbessern.
Erforschung pilzlicher Zellwandenzyme für eine umweltfreundliche Produktion von Chitosan mit Fokus auf deren Anwendung in der Industrie.
Gewinnung wertvoller Erkenntnisse in Zellbiologie und Enzymologie