Unauffällige Pilze erweisen sich als allgegenwärtig

Pilze der Ordnung Sebacinales sind zwar unscheinbar. Aber in einer von keiner anderen Pilzgruppe übertroffenen Vielfalt leben sie im Boden in für beide Seiten vorteilhaften Symbiosen, sogenannten Mykorrhizen, mit Pflanzen, in deren Wurzelwerk sie sich ausbreiten. Seit einiger Zeit ist bekannt, dass nicht alle Sebacinales in dieses Bild passen.

In Laborversuchen ist es mit einigen wenigen Arten gelungen, künstlich Symbiosen mit Pflanzenwurzeln zu erzeugen, in denen die Pilze anders als bei typischen Mykorrhizen endophytisch wachsen, also ohne äußerlich oder auf der mikroskopischen Ebene sichtbare spezifische Symptome hervorzurufen. Wissenschaftler wurden auf diese spezielle Form der Symbiose aufmerksam, weil sie offenbar der besiedelten Pflanze beim Wachsen helfen oder sie gegen Umweltstress und parasitische Pilze schützen kann.

Nun hat sich bei Untersuchungen von Wurzeln wild lebender Pflanzen Überraschendes gezeigt: Endophytisch lebende Sebacinales sind nicht nur weltweit verbreitet, sie finden sich auch in höchst unterschiedlichen Lebensräumen und Wirtspflanzen. „Sebacinales überall“ – mit dieser Überschrift berichtet eine Forschergruppe um den Erstautor Dr. Michael Weiß vom Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Organismische Botanik, der Universität Tübingen in einer aktuellen Veröffentlichung der Online-Fachzeitschrift „PLoS ONE“ über ihre Analysen von 128 Wurzelproben unterschiedlicher Pflanzen aus 27 Familien von vier Kontinenten. Gemeinsam mit Kollegen der Universität Basel, Schweiz, und der Universität von La Réunion, Frankreich, fanden die Wissenschaftler in sämtlichen untersuchten Pflanzenfamilien genetisches Material von Sebacinales – sogar in Proben aus einem Herbarium, die von Expeditionen der Jahre 1830 bis 1840 in Nordafrika stammten.

Zu den untersuchten Pflanzen gehörten sowohl Farne und Moose wie Weizen und Mais. Überall fanden die Forscher unter dem Elektronenmikroskop und mit Hilfe von DNA-Untersuchungen Sebacinales, sogar in den Wurzeln wild wachsender Exemplare der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), der weltweit bestuntersuchten Modellpflanze der Pflanzengenetiker. Von ihr nahm man bisher an, dass sie keine Symbiose mit Wurzelpilzen eingeht. Die Pilze fanden sich so universell verbreitet, dass weder ein geografisches Verteilungsmuster zu erkennen war, noch eine Vorliebe bestimmter Pilze für bestimmte Wirtspflanzen.

„Unsere Untersuchung zeigt: Endophytisch lebende Sebacinales sind keine Einzelfälle“, sagt Michael Weiß. „Das ist ein bisher unbekannter Aspekt der Interaktion dieser Pilze mit Pflanzen. Endophytische Sebacinales sind nicht selten, sondern im Gegenteil extrem verbreitet. Sie spielen möglicherweise eine wichtige, bisher verborgene Rolle in pflanzlichen Ökosystemen.“ Möglicherweise, so Weiß, sei in der Evolution von den endophytischen Sebacinales durch Spezialisierung die ungewöhnlich große Vielfalt der Mykorrhiza-Symbiosen in dieser Pilzgruppe ausgegangen.

Weiß und seine Kollegen sehen in dem Ergebnis nicht nur einen faszinierenden Ansatz für die Erforschung der Lebensgemeinschaften von Pflanzen und Pilzen. Ihre Erkenntnis, so schreiben sie, sei durchaus relevant für die angewandte Forschung: „Mit Blick auf die positiven Effekte, die endophytische Sebacinales in kontrollierten Experimenten auf Wachstum, Fruchtbarkeit, und Resistenz ihrer Wirtspflanzen gegen abiotischen Stress und Schadpilze hatten, stützen unsere Ergebnisse die Erwartung, dass es in Zukunft möglich sein könnte, Sebacinales zur biologischen Wachstumsförderung und Schädlingskontrolle bei Kulturpflanzen einzusetzen.“

Die Studie: Michael Weiß, Zuzana Sýkorová, Sigisfredo Garnica, Kai Riess, Florent Martos, Cornelia Krause, Franz Oberwinkler, Robert Bauer und Dirk Redecker: Sebacinales Everywhere: Previously Overlooked Ubiquitous Fungal Endophytes. PLoS ONE 6(2): e16793. doi:10.1371/journal.pone.0016793

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