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Neue Erkenntnisse über die Genetik von Pilzen

 In solchen Kulturschalen züchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Pilze.
In solchen Kulturschalen züchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Pilze. © RUB, Kramer

Einige Pilzarten aus der Ordnung der Trichosporonales sind für die Industrie interessant, sie gelten als potenzielle Produzenten von Biokraftstoffen. Um sie nutzen zu können, müsste man jedoch erst noch mehr über ihre Biologie wissen. Ein Forschungsteam um Privatdozentin Dr. Minou Nowrousian vom Lehrstuhl für Molekulare und Zelluläre Botanik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat nun in den Genomen von 24 Pilzen Gene analysiert, die für deren sexuelle Entwicklung zuständig sind.

Gene müssen sich bei den Kreuzungspartnern unterscheiden

Gene, die für die sexuelle Entwicklung von Pilzen zuständig sind, nennt man Kreuzungstyp-Gene. Sie müssen sich zwischen den beiden Kreuzungspartnern unterscheiden, um eine erfolgreiche Zellfusion einzuleiten. In der Pilzgruppe der Basidiomyceten, zu der die Ordnung der Trichosporonales gehört, und die unter anderem klassische Hutpilze wie den Champignon umfasst, liegen die Kreuzungstyp-Gene oft an zwei verschiedenen Orten im Genom, diese nennen die Biologen Kreuzungstyp-Loci. Es gibt aber auch Arten, bei denen diese beiden Kreuzungstyp-Loci fusioniert sind und auf dem gleichen Chromosom vorliegen. Die Chromosomen, die die Kreuzungstyp-Gene tragen, spielen oft eine ähnliche Rolle wie die Sex-Chromosomen bei Tieren und Pflanzen.

Das Forschungsteam um Minou Nowrousian aus Deutschland und den USA hat jetzt die Kreuzungstyp-Gene in 24 Arten der Ordnung Trichosporonales untersucht und dabei fusionierte Kreuzungstyp-Loci mit bisher unbekannten Eigenschaften entdeckt.

Ungewöhnliche Beobachtung

Die Analysen zeigten, dass alle untersuchten Trichosoporonales-Arten fusionierte Kreuzungstyp-Loci besitzen, die allerdings andere Eigenschaften haben als die bereits bekannten fusionierten Kreuzungstyp-Loci von Basidiomyceten. So ist sowohl die Anordnung der Gene in den fusionierten Loci in den Trichosporonales als auch die Sequenzen der Gene extrem konserviert, im Unterschied zu den fusionierten Kreuzungstyp-Loci in anderen Basidiomyceten. Dies ist ungewöhnlich, da Kreuzungstyp- wie auch Sex-Chromosomen oft im Laufe der Evolution degenerieren. Welche Mechanismen die Kreuzungstyp-Loci der Trichosporonales stabilisieren, wird Gegenstand zukünftiger Studien sein.

Hintergrundinformation: Trichosporonales

Pilze aus der Ordnung Trichosporonales sind in der Umwelt weit verbreitet und wurden im Erdboden, auf verrottenden Pflanzen und aus Gewässern isoliert. Manche Arten sind schädlich für den Menschen. Einige Arten können große Mengen an Lipiden in ihren Zellen einlagern, es handelt sich um sogenannte Öl-akkumulierende Pilze, die deswegen in den vergangenen Jahren als potenzielle Produzenten von Biokraftstoffen vermehrt analysiert wurden.

RUB


Originalpublikation:

Sheng Sun, Marco A. Coelho, Joseph Heitman, Minou Nowrousian: Convergent evolution of linked mating-type loci in basidiomycete fungi, in: PLoS Genetics, 2019, DOI: 10.1371/journal.pgen.1008365

doi.org/10.1371/journal.pgen.1008365