Hefe aus dem Nano-Labor: Mikrobiologen aus Mainz und Indien kooperieren bei neuer Forschung

Die Verwendung von Nanopartikeln in alltäglichen Produkten wie Kosmetika, Textilien, Farben und Lacken ist bereits weit verbreitet. In Zukunft könnten die winzigen Teile zudem eine wichtige Rolle in der Medizin und Pharmakologie spielen, aber auch in der Lebensmittelindustrie und Biotechnologie.

Neueste Versuche in Indien haben gezeigt, dass Nanopartikel das Wachstum von Pilzen anregen können und darüber auch das Pflanzenwachstum gefördert wird. An der Johannes Gutenberg-Universität Mainz wird sich das Institut für Mikrobiologie und Weinforschung mit dem neuen Forschungsfeld befassen und in Zusammenarbeit mit dem indischen Wissenschaftler Prof. Dr. Ajit Varma den Effekt von Nanoteilchen auf Mikroorganismen, insbesondere Hefe, untersuchen. Hefe spielt bei der Herstellung von Brot, Bier und Wein eine wichtige Rolle.

Varma hatte in den 90er Jahren in der Thar-Wüste Nordwestindiens einen Pilz entdeckt, der das Wachstum verschiedener Nutzpflanzen und Heilkräuter stark fördert: Piriformospora indica. Der Pilz kommt natürlicherweise bei Wüstensträuchern vor. Er kann gut kultiviert werden und durch Animpfen das Wachstum von vielen Pflanzen fördern. Er breitet sich in den Wurzeln aus und dringt mit seinem Pilzgeflecht, dem Myzel, in den Boden vor, um Wasser und Nährstoffe zu erschließen und der Pflanze zur Verfügung zu stellen. Das bessere Wachstum führte zum Beispiel in den Versuchen mit Beifuß (Artemisia annua) dazu, dass die 2,5-fache Wirkstoffmenge Artemisinin gebildet wurde wie in der Kontrollgruppe ohne Pilz. Zufällig entdeckte Varma vor einem Jahr, dass sich P. indica in Verbindung mit Nanoteilchen noch besser kultivieren lässt. Wurde der Pilz mit Titandioxid-Nanoteilchen zusammengebracht und auf Brokkoli-Samen aufgeimpft, zeigte sich zudem ein deutlicher Wachstumsschub bei den Pflanzen. „Unser Pilz interagiert mit den Nanoteilchen“, erklärte Varma, der mit einem Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung für drei Wochen in Mainz war. „Das Nanoteilchen stimuliert den Pilz und über ihn zusätzlich das Pflanzenwachstum.“

Die neuen Erkenntnisse wird Prof. Dr. Helmut König, Leiter des Instituts für Mikrobiologie und Weinforschung, in Zusammenarbeit mit Varma auf die in Mainz etablierten Forschungsfelder anwenden. „Wir werden untersuchen, wie sich Nanopartikel auf unterschiedliche Mikroorganismen auswirken.“ Die beiden Hochschullehrer kennen sich bereits seit Anfang der neunziger Jahre. An der Jawaharlal Nehru Universität in Neu-Delhi, der früheren Wirkungsstätte von Varma, war König zu einem Forschungsaufenthalt und hat eine Vorlesung über die Biologie der Archaebakterien gehalten. „Wegen ihrer biotechnologischen Bedeutung für die Lebensmittelindustrie und die Biotechnologie wollen wir einen besonderen Fokus auf Hefepilze legen“, kündigte König an. Außerdem werden Bakterien und Archaeen in die Experimente einbezogen und daraufhin geprüft, wie ihre Vermehrung, Enzymproduktion und Erhaltung durch Nanoteilchen beeinflusst wird. „Wenn die Experimente erfolgreich verlaufen, bekommen wir völlig neue Einsichten in die Kultivierung von Mikroorganismen. Hier besteht ein großes Potenzial für die industrielle Anwendung“, so König.

Das Institut für Mikrobiologie und Weinforschung verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Weinmikrobiologie und Biogasproduktion und daher in der Kultivierung von Hefe-, Bakterien- und Archaeen-Stämmen, von denen es eine große Sammlung besitzt. Die Zusammenarbeit mit dem indischen Wissenschaftler Varma brachte mehrere Buch- und Zeitschriftenpublikationen hervor und soll in Zukunft noch weiter ausgebaut werden. Varma ist seit 2004 Direktor des Amity Institute of Microbial Technology an der Amity University, der größten Privatuniversität des Landes mit 50.000 Studierenden in der Nähe von Delhi.

Publikation:
Oelmuller R, Sherameti I, Tripathi S, Varma A (2009) Piriformospora indica, a cultivable root endophyte with multiple biotechnological applications. Symbiosis 49, 1-17
Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Helmut König
Institut für Mikrobiologie und Weinforschung
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. 06131 39-24634
Fax 06131 39-22695
E-Mail: hkoenig@uni-mainz.de
Prof. Dr. Ajit Varma
Amity Institute of Microbial Technology (AIMT)
Amity University Uttar Pradesh
Noida, UP 201303
India
Tel: 0091 120 2431182
E-mail: ajitvarma@aihmr.amity.edu