Mibi 14: Pilzsystematik

• Die Vorlesung behandelt das Thema der Pilzsystematik.
• Es wird Pilzklassen, Mykosen, Aussterbeereignisse, Cyanobakterien und Mykorrhiza behandelt.

Pilze - Fungi

• Pilze existieren seit etwa 1,5 Milliarden Jahren.
• Es gibt etwa 100.000 bekannte Pilzarten.
• Es wird geschätzt, dass es über 1 Million Pilzarten gibt.
• Jährlich werden etwa 1000 bis 1500 neue Arten beschrieben.
• Der größte Pilz befindet sich in den Blue Mountains in Oregon und erstreckt sich über 965 Hektar Land.
• Dieser Pilz würde ungefähr 1.665 Fußballfelder oder 10 Quadratkilometer Rasenfläche bedecken.
• Das Alter des Pilzes wird auf 2.400 bis 8.650 Jahre geschätzt.

Pilze als Kunst und Baumaterial

• Pilze werden in der Kunst verwendet.
• Protomycokion ist ein nachhaltiges Bauelement aus erneuerbarer Biomasse, das durch natürliche Prozesse inspiriert ist.
• Abfallfasern werden durch Pilzmyzel in algorithmisch gestaltete Säulen umgewandelt und in 3D gedruckt.
• Es entsteht ein strukturell belastbarer, wasserdichter, schallabsorbierender und hoch haptischer Baustoff.
• Durch den Einsatz von 3D-Druck werden Häuser genauso ausdrucksstark wie die Menschen, die sie bewohnen, und können auf unterschiedliche Nutzungskontexte und kulturelle Vorlieben reagieren.
• Das Myzel wird verwendet, um schnell wachsende Pilze in Bausteine zu formen, die stärker als Beton sind.

Charakteristika von Pilzen

• Pilze sind Eukaryoten.
• Pilze haben einen Kern und Organellen.
• Pilze sind heterotroph: saprob, symbiotisch, parasitisch.
• Pilze besitzen kein Chlorophyll.
• Pilze haben eine feste Zellwand aus Glucan und Chitin.
• In der Zellmembran befindet sich Ergosterol.
• Glykogen wird als Speicherstoff produziert, ähnlich wie Stärke bei Pflanzen.

Pilzsystematik und Dikarya

• Die Folgenden Pilzstämme werden in einer Grafik gezeigt: Chytridiomycota, Zygomycota, Glomeromycota, Ascomycota, Basidiomycota.
• Dikarya ist ein Unterreich der Pilze, das Pilzstämme Ascomycota und Basidiomycota enthält.
• Innerhalb von Basidiomycota gibt es Agaricomycotina (Fruchtkörper bildende Ständerpilze), Ustilaginomycotina (Brandpilze) und Pucciniomycotina (Rostpilze).
• Innerhalb von Ascomycota gibt es Pezizomycotina (echte Schlauchpilze) und Saccharomycotina (echte Hefen).

Moderne Massenaussterben

• Die Dezimierung der Amphibien erfolgt durch Chytridiomykose verursacht durch Batrachochytrium dendrobatidis.
• Eine zweite Art von Batrachochytrium wurde 2013 entdeckt: B. salamandrivorans.
• Chytridiomykose verursacht die hohe Sterblichkeit von Amphibien vor Abschluss der Metamorphose.
• Chytridiomyzeten sind Pilze, deren Zoosporen sich mithilfe eines Flagellums fortbewegen können und etwa 750 Arten umfassen.
• Sie besitzen chitinhaltige Zellwände, leben hetero-organotroph/saprob und verwenden Glykogen als Speichersubstanz
• Batrachochytrium dendrobatidis und B. salamandrivorans verursachen die Chytridiomykose, eine ansteckende Krankheit unter Amphibien.
• Diese Chytridiomykose hat desaströse Auswirkungen und führt dazu, dass diese Wirbeltierklasse an den Rand der Ausrottung gebracht wird.
• Chytridiomykose hat zum Rückgang von mindestens 501 Amphibienarten (6,5 % der beschriebenen Amphibienarten) beigetragen.
• B. dendrobatidis ist eine der zerstörerischsten invasiven Arten.

Batrachochytrium dendrobatidis

• Batrachochytrium dendrobatidis wurde 1998 von Lee Berger im Rahmen ihrer Doktorarbeit entdeckt.
• Temperaturen über 25 Grad erhöhen die epidermale Umsatzrate und reduzieren das Wachstum von B. dendrobatidis.
• Unter warmen Bedingungen können sich einige Frösche von einer Infektion erholen, da der Pilz seinen Lebenszyklus nicht abschließen kann, bevor er mit der Epidermisschicht abgestoßen wird.
• Xenopus laevis gilt als die natürliche Quelle von Bd.
• Betroffen sind derzeit >30% aller Amphibienarten.
• Die Fortpflanzung der Chytridiomykose stellt den größten dokumentierten Verlust der Artenvielfalt dar, der auf eine Krankheit zurückzuführen ist.

Great Oxygenation Event und Cyanobakterien

• Cyanobakterien sind photosynthetische Bakterien.
• Das marine Cyanobakterium Prochlorococcus, entdeckt 1986, ist für über die Hälfte der Photosyntheseleistung im Meer verantwortlich.
• In phototrophen Eukaryoten läuft Photosynthese in Plastiden ab, die von Cyanobakterien (Endosymbiose) abstammen.
• Cyanobakterien lösten den Great Oxygenation Event und das „Rosten der Erde“ aus.
• Cyanobakterien produzieren Toxine und bilden „Algenblüten“ in stagnierenden/ruhigen Gewässern.

Mensch und Vieh

• Der Anteil von Mensch und Vieh an allen Säugetieren beträgt 96%.
• Jedes zweite Säugetier ist ein Nutztier.

Zygomycota

• Zygomycota werden heute in Mucoromycota und Zoopagomycota unterteilt.
• Zygomyceten werden auch Jochpilze genannt und umfassen etwa 1000 Arten.
• Der Name Zygomycota bezieht sich auf die Zygosporangien, die von den Vertretern der Zygomyceten ausgebildet werden.
• In Zygosporangien werden die sexuellen Sporen produziert.
• "Zygos" kommt aus dem Griechischen für "Joch", was sich auf Fusionen zwischen Hyphen und der Bildung eines Sporangiums mit Ähnlichkeit zu einem Joch bezieht.

Mucorales

• Mucorales umfassen Brotschimmel (Mucor / Rhizopus)..

Fungal Symbiose

• Flechten sind Pilzsymbionten, meist Ascomyceten.
• Ektomykorrhizen liegen vor, wenn die Hyphen der Pilze nicht in die Wurzelzellen der Pflanze eindringen
• Eine Endomykorrhiza liegt vor, wenn die Pilzhyphen die Pflanzenzellen durchdringen.

Ektomykorrhiza

• Vertreter der Ascomyzeten und Basidiomyzeten bilden Ektomykorrhiza (> 5000 Pilzarten bilden Ektomykorrhiza).
• Es sind Symbiosen mit ~10% der Landpflanzen, meist hölzerne Pflanzen/Bäume (z.B. Birke, Eiche und Nadelbäume).
• Die wichtigsten Strukturen in Ectomykorrhiza sind der Pilzmantel und das Hartigsche Netz

Glomeromycota

• Arbuskuläre Mykorrhiza und Orchideenmykorrhiza sind Arten von Endomykorrhiza.
• Es gibt 230 Arten von Glomeromycota.
• Die häufigste Symbiose ist die arbuskuläre Mykorrhizalsymbiose.
• Diese Bindung zwischen Pflanzen und Pilzen gehört zum Stamm der Glomeromycota und geht auf vor etwa 400 Millionen Jahren zurück.
• Die Mehrheit (80 %) der Landpflanzenarten bildet derzeit eine AM-Symbiose.
• Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) bilden symbiotische Beziehungen zu Weinrebenwurzeln.
• Verschiedene Studien haben die Vorteile der arbuskulären Mykorrhizal-Symbiose (Wachstums- und Ertragsindikatoren) bei Weinreben gezeigt.
• Weinreben mit Mykorrhiza können Wasser durchschnittlich zwei bis drei Wochen länger speichern als Weinreben ohne Mykorrhiza.

Ascomycota

• Die bestimmende Eigenschaft dieser Gruppe ist der "Ascus", in dem die Ascosporen entstehen.
• Einige Mitglieder dieser Gruppe sind jedoch asexuell
• Ascomyceten sind eine monophyletische Gruppe.
• Einige Arten sind Modellorganismen, die berühmtesten sind Neurospora crassa, Aspergillus nidulans und Saccharomyces cerevisiae.
• Penicillium Arten werden für die Käseherstellung oder als Antibiotikalieferanten verwendet.
• Wichtige humanpathogene Pilze wie Candida albicans und Aspergillus fumigatus gehören zu dieser Gruppe.
• Dikarya sind ein Unterreich der Pilze, zu denen die Stämme Ascomycota und Basidiomycota gehören.

Massenaussterben

• In der Erdgeschichte gab es 5 große Aussterbeereignisse.
• Das Perm-Trias-Aussterben war die größte Aussterbeereignis mit 95 % des gesamten Lebens ausgelöscht.

Pseudogymnoascus destructans

• Pseudogymnoascus destructans wird vom Weiße-Nasen-Syndrom verursacht, das die Haut von Fledermäusen befällt.
• Das Weiße-Nasen-Syndrom wird durch den Pilz Pseudogymnoascus destructans verursacht.
• Es gibt keine Behandlung oder Möglichkeiten, die Ausbreitung des Pilzes aufzuhalten
• Einige Arten wurden innerhalb von 5 Jahren nach Ausbruch der Krankheit um > 90% dezimiert.

Basidiomycota

• Basidiomyceten, oder Ständerpilze, lassen sich anhand ihrer Fruchtkörper leicht erkennen, darunter aber auch einzellige Hefen.
• Hyphen sind septiert, die Septen weisen jedoch Poren in der Mitte auf. Jede Zelle enthält ein oder zwei Zellkerne: Monokaryon/Dikaryon.