Lücke in der genetischen Karte des Pilzreichs geschlossen

Erstmals zeigten die Wissenschaftler für Pilze, dass sich im gesamten Genom Gene, die während der sexuellen Entwicklung aktiv sind, schneller im Lauf der Evolution verändern als andere Gene.

Ein ähnlicher Effekt war für Tiere und Pflanzen bereits beschrieben, bei Pilzen aber kaum erforscht. Das Team aus Deutschland, Spanien und den USA veröffentlichte die Ergebnisse in „PLoS Genetics“.

Pyronema – ein typischer Vertreter seiner systematischen Gruppe

Von mehr als 250 Pilzen ist das Erbgut bereits bekannt. Von den basalen filamentösen Ascomyceten – einer Gruppe der Schlauchpilze, die Mitglieder wie Trüffeln und Morcheln vereint – ist bislang jedoch nur ein Vertreter analysiert: der Trüffelpilz Tuber melanosporum. „Das Trüffel-Genom ist mit 125 Megabasenpaaren ungewöhnlich groß, kodiert aber nur für relativ wenige Gene, etwa 7.500“, sagt Minou Nowrousian vom Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik.

„Bislang war nicht klar, ob das typisch für basale filamentöse Ascomyceten ist oder an der ‚untypischen‘ Lebensweise des Trüffels liegt.“ Im Gegensatz zu anderen filamentösen Ascomyceten bildet der Trüffel keine oberirdischen, sondern unterirdische Fortpflanzungsorgane, sogenannte Fruchtkörper. Außerdem entwickelt er sich nur in Symbiose mit Pflanzenwurzeln (Mykorrhiza). Pyronema hingegen ist ein typischer Vertreter seiner Gruppe.

Evolutionärer Zwischenstand

Das Genom von Pyronema confluens umfasst 50 Megabasenpaare und etwa 13.000 Gene; es ist also kleiner als das des Trüffels, aber beinhaltet dennoch mehr Gene. Die Ergebnisse bestätigen somit die Sonderstellung des Trüffels und geben neue Einblicke in die Evolution der Schlauchpilze. „Pyronema confluens ist ähnlicher zu höheren Ascomyceten als zum Trüffel“, resümiert Minou Nowrousian. Trotzdem fanden die Wissenschaftler auch Unterschiede zu den höheren Ascomyceten, zum Beispiel in dem DNA-Abschnitt, der den Bauplan für die Kreuzungstypgene enthält. Diese sind die Hauptregulatoren der sexuellen Entwicklung und zeigen bei Pyronema confluens noch nicht den standardisierten Aufbau, der für höhere Ascomyceten typisch ist. „Pyronema confluens repräsentiert möglicherweise einen Zwischenstand in der Evolution der Kreuzungstypgene“, so die Bochumer Biologin.

Lichtaktivierte Gene

Eine Besonderheit des untersuchten Pilzes ist, dass er Fruchtkörper nur im Licht produziert. Dazu passend fanden die Wissenschaftler im Pyronema-Erbgut Gene, die die Baupläne für Fotorezeptoren für verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Lichts enthalten. Die Aktivität einiger dieser Gene steigt bei Licht an.

Projektförderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) förderte das Projekt unter Leitung von PD Dr. Minou Nowrousian (NO 407/4-1).

Titelaufnahme

Traeger S, Altegoer F, Freitag M, Gabaldon T, Kempken F, Kumar F, Marcet-Houben M, Pöggeler S, Stajich JE, Nowrousian M (2013) The genome and development-dependent transcriptomes of Pyronema confluens: a window into fungal evolution. PLoS Genet 9(9): e1003820. doi:10.1371/journal.pgen.1003820

Weitere Informationen

PD Dr. Minou Nowrousian, Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24588, E-Mail: minou.nowrousian@rub.de

Redaktion: Dr. Julia Weiler