22.04.2024
IHI-Forscher helfen zu verstehen, was Pilze mit Totholz machen
Der Gemeine Schwefelporling (Laetiporus sulphureus) auf morschem Laubholz im Nationalpark Hainich. Dieser Pilz bewirkt eine Braunfäule, d. h. während der Zersetzung wird vor allem die weißliche Zellulose abgebaut.
Was wir bei Waldpaziergängen in den Worten unserer Alltagssprache leicht despektierlich als "verrottendes Holz" bezeichnen, ist für das Ökosystem des Waldes ein hoch bedeutsamer und für Mikrobiologen in seiner Komplexität faszinierender Vorgang:
Die Zersetzung von Totholz beruht auf einem komplexen Zusammenspiel vieler spezialisierter Pilzarten und deren extrazellulären (d. h. außerhalb der Pilzzellen arbeitenden) Abbauenzymen.
Forschenden des IHI Zittau der TU Dresden ist es, gemeinsam mit Kolleg:innen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und weiteren Institutionen, gelungen, den Abbau von Totholz sehr detailliert durch die Nutzung proteomischer (also Protein-bezogener) und molekularbiologischer Methoden zu analysieren, auszuwerten und in einer hochwertigen Publikation darzustellen.
Totholzexperiment. Fläche im Nationalpark Hainich im Herbst 2010 mit noch intakten Stämmen unterschiedlicher Baumarten. Das Experiment wurde 2009 in den Wäldern des Nationalparks begonnen.
Zahlreiche bereits aus Laborversuchen bekannte pilzliche Verdauungsenzyme wurden in Proben aus Stämmen von zwölf sich zersetzenden Baumarten identifiziert und bestimmten Pilzgattungen, wie dem Hallimasch (Armillaria spp.), zugeordnet. Enzyme, die am Abbau von Zellulose und Lignin (beides Hauptbestandteile des Holzes) beteiligt sind, arbeiteten dabei Hand in Hand und waren in fast allen Proben zur selben Zeit nachweisbar, was auf eine sogenannte funktionelle Redundanz hinweist. Das bedeutet letztlich, dass verschiedene Pilzgattungen in unterschiedlichen Baumarten die gleichen Enzymtypen verwenden, um Holz abzubauen.
Die Experimente sind Teil der Biodiversitäts-Exploratorien (www.biodiversity-exploratories.de), die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in einem Schwerpunktprogramm gefördert werden. Ziel ist es, die Auswirkungen der Landnutzung durch Forst- und Landwirtschaft auf die Diversität unterschiedlicher Arten sowie biologische Interaktionen und Ökosystemleistungen in realen Landschaften zu verstehen.
Beprobung von Totholzstämmen im Nationalpark Hainich. Die gewonnenen Bohrspäne werden im Anschluss gemahlen und die DNA sowie die Proteine extrahiert und analysiert.