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Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Abteilung Mykologie: Prof. Dr. Gerhard Rambold

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Forschungsfelder

1 — Lebensgemeinschaften von Pilzen

Pflanzenassoziierte Pilze

Endophytische Pilze sind ubiquitäre Endosymbionten von Gefäßpflanzen mit einem breiten Spektrum an Interaktionen, die unter anderem zu einer erhöhten Resistenz der Wirtspflanze gegenüber biotischen und abiotischen Faktoren beitragen können. Um diese Erkenntnisse für die Land- und Forstwirtschaft nutzbar zu machen, ist es erforderlich, jene Faktoren zu identifizieren, die die Zusammensetzung und Struktur dieser Pilzgemeinschaften, d.h. Mykobiomen, die anhand von NGS-Metabarcoding charakterisiert werden, in ihren Wirtspflanzenarten bestimmen.

Anfänglich endophytische, phytopathogene Pilze können durch systemischen Befall wirtschaftlich relevanter Gehölze, einschließlich Obstbaumarten der Rosaceae, erhebliche wirtschaftliche Schäden verursachen. Das rechtzeitige Erkennen des Befalls ist daher entscheidend für den Erfolg von Gegenmaßnahmen, weshalb die Entwicklung effizienter Screening-Methoden zur Früherkennung potenzieller phytopathogener Pilze im Fokus der Forschung steht. Im Rahmen des Projektes ‚German Barcode of Life II (GBOL II) – Pilze in Obstbau- und Forstwirtschaft‘ werden die in endophytischen (und epiphytischen) Mykobiome von Blättern von Obstbäumen der Rosaceae vorkommenden pathogene und begleitende Arten anhand von NGS-Metabarcoding identifiziert. Erzeugte Libraries können zur Frühdiagnostik, u.a. mittels DNA-Hybridisierungs-basierter Ansätze, genutzt werden.

Im Rahmen eines derzeit von der Humboldt-Stiftung geförderten Projektes wird Zusammensetzung endophytischer Mykobiome in Mistelarten, die parasitisch auf verschiedenen Wirtsbaumarten in Primär- und Sekundärwäldern Kameruns leben, mittels NGS-Metabarcoding untersucht. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf die Faktoren Wirtspflanzenselektivität und Organspezifität gelegt.

Flechten stellen eine Gruppe von photobiont-assoziierten Pilzen dar, die selbst einen Lebensraum für akzessorische Pilze bieten. Um die Diversität und Variabilität dieser ‚endolichenischen‘ Mykobiome zu beurteilen und die sie steuernden Faktoren zu ermitteln, ist es erforderlich, die Mykobiome verschiedener Flechtenarten zu bestimmen. Dazu werden Wirtsselektivität, Saisonalität und Annualität endolichenischer Pilzgemeinschaften in verschiedenen gesteinsbewohnenden Flechtenarten im Fichtelgebirge, Oberfranken, mittels NGS-Metabarcoding untersucht und statistisch aufgearbeitet.

Bodenbesiedelnde Pilze

Böden beherbergen komplexe und kleinräumig verteilte mikrobielle Gemeinschaften, in denen Pilze unter anderem den Abbau von Biomasse und die Versorgung von Pflanzenwurzeln mit Nährstoffen übernehmen. Durch die Vermittlung dieser ökosystemrelevanten Prozesse balancieren Bodenpilze, insbesondere saprotrophe und ektomykorrhizische Arten, die Kohlenstoffflüsse in terrestrischen Systemen aus und sind damit klimarelevant. Ziel eines Projekts zur Einschätzung der Aussagekraft der Diversität von Bodenpilzgemeinschaften und -gilden in Bezug auf die klimaabhängigen Variabilität in borealen Mittelgebirgswäldern ist die Untersuchung von Bodenmykobiomen entlang eines Höhengradienten im Bayerischen Waldes mittels NGS-Metabarcoding. Dazu werden die Eigenschaften der mikrobiellen Zielgemeinschaften aus den identifizierten DNA-Markergensequenzen abgeleitet und anhandvon Netzwerkanalysen kontextualisiert.

Die Struktur und Zusammensetzung von Bodenpilzgemeinschaften sind wichtige Determinanten für die Gesundheit und Belastbarkeit des Bodens, wodurch sich diese komplexen Konsortien als Bioindikatoren für die Bewertung der Nachhaltigkeit von Landnutzungsstrategien eignen. Die Bodenmykobiome unterschiedlich genutzter Flächen im äquatorialen Afrika sind weitgehend unbekannt, so dass ein dringender Bedarf an Biodiversitätsanalysen in dieser Region besteht. Aktuelle Forschungen im ,Integrated Climate Protection and Resource Conservation Project, Lambwe Valley, Homabay, Kenya' konzentrieren sich auf die Charakterisierung der Mykobiome von Böden mit unterschiedlichem Landnutzungshintergrund in der Nähe des Ruma National Park, um anhand von NGS-Metabarcoding Einblicke in die mikrobielle bzw. pilzliche Diversität dieser Böden zu gewinnen.

Das Anthropozän ist durch eine zunehmende Kunststoffverschmutzung natürlicher Lebensräume gekennzeichnet, wobei Böden die größte Senke von so genanntem Mikroplastik darstellen. Während die Auswirkungen von Makroplastik auf mikrobielle Gemeinschaften insbesondere in aquatischen Systemen bereits eingehend untersucht wurden, ist über die Auswirkungen von Mikroplastik auf bodenbesiedelnde Mikroben nur wenig bekannt. Um die vielschichtigen Auswirkungen von MP auf die Diversität und Multifunktionalität des Bodenmykobioms zu analysieren, werden im Rahmen des SFB 1357 ‚Mikroplastik‘ und in Zusammenarbeit mit dem IFMB der Leibniz Universität Hannover multifaktorielle Inkubations- bzw. Expositionsexperimente durchgeführt. Zur Aufklärung der Plastik-Bodenpilz-Interaktionen werden dabei verschiedene molekularbiologische und mikroskopische Techniken eingesetzt.


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2 — Merkmale ausgewählter Pilzgruppen

Flechtenstoffe

Degradabilität von natürlichen und künstlichen Polymeren

Halo- und Metallotoleranz


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3 — Biodiversitäts- und Ökoinformatik

Arbeits- und Datenflüsse

Das Sammeln, Modellieren, Verarbeiten, Analysieren, nachhaltige Archivieren und Abrufen von Daten über die biologische Vielfalt wird zu einem wesentlichen Element im Zentrum der ökologischen Forschungstätigkeit. Gegenstand sind Organismen, ihre Identität, Eigenschaften (einschließlich morphologischer, anatomischer und natürlicher chemischer Merkmale, Verhalten), Vorkommen oder Herkunft ("Raum-Zeit-Beziehungʻ), gegenseitige Beziehungen und ihre Auswirkungen auf die Umwelt. Es gibt bereits eine Vielzahl von Informationssystemen und Internetplattformen, in denen Biodiversitätsdaten von verschiedenen Institutionen, Initiativen und Forschungsprojekten erfasst und ausgewertet werden. Die Ökoinformatik widmet sich der Entwicklung von informationstechnischen Konzepten und informationstechnischen Anwendungen für das Management und die Analyse ökologischer Daten auf der Ebene von Ökosystemen.

Im Rahmen verschiedener Verbundprojekte wurden und werden in Zusammenarbeit mit dem IT-Zentrum der SNSB (München) Datenbankanwendungen sowie Schnittstellen und Werkzeuge zur Datenanalyse konzipiert und implementiert, um Forschungsdaten zu verarbeiten und zu veröffentlichen. Die Arbeitsgruppe ist an der Weiterentwicklung der folgenden Anwendungen und Datenportale beteiligt:

MycologyNet PhycologyNet Deemy LIAS Mycophylogeny Diversity Workbench Diversity Navigator NaviKey


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6 — Nukleinsäure-analytische Methoden


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