Wissenschaftler entschlüsseln Genom von Weißfäulepilz

Wissenschaftler einer internationalen Forschergemeinschaft unter Beteiligung der Universität Göttingen haben erstmals das Genom des Spaltblättlings entschlüsselt. Der Spaltblättling oder das Gemeine Spaltblatt (Schizophyllum commune) ist ein weltweit verbreiteter Weißfäulepilz, der zur Klasse der so genannten Hutpilze gehört.

Er wächst meist auf totem Holz wie den abgebrochenen Ästen und zerfallenden Stämmen vieler verschiedener Baumarten und baut das Holz ab, befällt manchmal aber auch lebende Bäume. Das Joint Genome Institute des US-amerikanischen Energieministeriums hatte die DNA-Sequenz des Pilzgenoms erstellt und den Wissenschaftlern zur weiteren Untersuchung überlassen. Die Forscher fanden heraus, dass sich der Spaltblättling in der Anzahl und Art seiner Enzyme wesentlich von anderen Hutpilzen unterscheidet. Die Ergebnisse der Studie erscheinen am Sonntag, 11. Juli 2010, in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“ im Internet.

Weißfäulepilze bauen die energiereiche Lignozellulose im Holz ihrer Wirtspflanzen mithilfe von Enzymen ab. Der Pilz greift zuerst das störende Lignin an und zerlegt dann zur Nahrungsbeschaffung die Zellulose in kleinere Zuckereinheiten. Der Spaltblättling scheint für diese Aufgabe besonders gut ausgestattet zu sein – er verfügt über mehr als 360 Gene zur potenziellen Bildung wichtiger Enzyme unterschiedlicher Klassen für den Abbau der Zellulose und anderer energiereicher Kohlehydrate (wie Hemizellulose und Pektin) in den verholzten Zellwänden. Andere holzabbauende Hutpilze besitzen im Vergleich dazu weniger als die Hälfte solcher Enzyme. Die hohe Anzahl von Enzymen ermöglicht vermutlich eine optimale Anpassung des Spaltblättlings an viele verschiedene Hölzer und deren spezifische chemische Eigenheiten.

Die Entschlüsselung dieses Systems im Spaltblättling könnte weitreichende Folgen für die Produktion erneuerbarer Energien haben: Aus Zellulose gewonnene Zuckereinheiten können in biotechnologischen Verfahren als Rohstoff zur Herstellung von Bioethanol dienen. Erste Verfahren zur enzymatischen Produktion von Zuckereinheiten (und nachfolgend Bioethanol) sind für Lignozellulose aus leicht abbaubarem Stroh entwickelt worden. Bislang gibt es aber keine biotechnologischen Systeme, um das sehr energiereiche, aber gegen Abbau sehr viel resistentere Holz effizient und in guten Ausbeuten in Zuckereinheiten zu zerlegen. Enzyme von Pilzen wie dem Spaltblättling, die durch Evolution speziell an den Abbau von Holz angepasst wurden, könnten da Abhilfe schaffen. Wissenschaftler in der Göttinger Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ursula Kües und weltweit arbeiten deshalb aktiv an der Entwicklung enzymatischer Verfahren, um künftig den Kraftstoff Bioethanol kostengünstig und umweltfreundlich in großen Mengen aus dem nachwachsenden Rohstoff Lignozellulose herzustellen.

Originalveröffentlichung: Ohm et al.: Formation of mushrooms and lignocellulose degradation encoded in the genome sequence of Schizophyllum commune. Nature Biotechnology. DOI: 10.1038/nbt.1643.

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Ursula Kües
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie
Büsgen-Institut – Abteilung Molekulare Holzbiotechnologie
Büsgenweg 2, 37077 Göttingen
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