Ent­fesse­lung des Poten­zials der anae­ro­ben Pilze

Das Institut für Mikrobiologie erforscht seit mehreren Jahren mit viel Erfolg die Neocallimastigomycota, anaerobe Pilze, und hat deren Isolierung und Kultivierung etabliert. In einem neuen, vom FWF finanzierten Projekt, wird die Erforschung dieser Pilze nun intensiviert.
Fluoreszenzmikroskopie
Bild: Fluoreszenzmikroskopie eines mit DAPI gefärbten Neocallimastix-frontalis-Isolats. (Credit: Stefanie Falch)

Der Pansen der Wiederkäuer beherbergt eine Vielzahl von Mikroorganismen, die mithilfe ihrer Enzyme lignocellulosereiches Material erst verdaubar machen. Unter diesen Mikroorganismen findet sich eine ganz besondere Gruppe, die sogenannten anaeroben Pilze mit dem unaussprechlichen Namen Neocallimastigomycota. Diese Pilze leben unter Sauerstoffabschluss und produzieren eine ganze Reihe von Enzymen, die Lignocellulose spalten können. Die freiwerdenden Zucker können dann für verschiedenste biotechnologische Prozesse genutzt werden. Die enzymatische Aktivität wird auch noch durch sogenannte Appressorien unterstützt, Anhaftmechanismen, die es den Pilzen ermöglichen, mit hydraulischer Kraft in Pflanzenzellen einzudringen.

Die schwierige Kultivierung dieser Pilze hat schon viele Forscher frustriert. Man weiß über die Kultivierungsbedingungen noch zu wenig. Wissenschaftler sehen dennoch ein sehr großes Potenzial, diese Pilze zur Nutzung von lignocellulosehaltigen Reststoffen (LCR) für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft zu verwenden. Das Institut für Mikrobiologie erforscht seit nunmehr 6 Jahren mit viel Erfolg diese Pilzgruppe und hat deren Isolierung und Kultivierung etabliert. Weltweit finden sich nur wenige Forschungsgruppen, die ausreichend Know-how über diese einzigartige Organismengruppe vorweisen können, doch angesichts der weiten biotechnologischen Einsatzmöglichkeiten, die diese anaeroben Pilze versprechen, springen immer mehr Forschungsgruppen auf diesen anaeroben Pilzzug auf. In diesem 3-jährigen Projekt, mit insgesamt knapp 1,2 Mio € Budget wird sich ein Konsortium aus Österreich um Dr. Sabine Marie Podmirseg, die in der Arbeitsgruppe „Mikrobielles Ressourcenmanagement“ von Prof. Heribert Insam am Institut für Mikrobiologie forscht, und zwei Teams aus Deutschland und der Schweiz in enger Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen aus Großbritannien und der Tschechischen Republik darum bemühen, die Neocallimastigomycota zu zähmen. Die europäischen Key-player in diesem Forschungsgebiet ziehen alle an einem Strang.

Das Ziel des Projektes, das vom FWF mit 399.438,59 € gefördert wird, ist, die methodischen Hindernisse aus dem Weg zu räumen. Hierzu setzt das Konsortium an der Basis an, ermittelt die essentiellen Wachstumsfaktoren für Neocallimastigomycota und entwickelt geeignete Kultivierungs- und Nachweismethoden und prüft schließlich ihren biotechnologischen Einsatz für den Aufschluss von LCR.

Das Projekt wird klassische mikrobiologische Methoden wie Mikroskopie, Kultivierung und Enzymologie mit molekularbiologischen (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, quantitative PCR und verschiedene neue Sequenzierungstechniken) und bioinformatischen Workflows verbinden und die wissenschaftliche Basis für einen Einsatz der Neocallimastigomycota zur energetischen und stofflichen Nutzung von LCR liefern.

Kooperationspartner:

Deutschland: Leitung: Dr. Michael Lebuhn, LfL Freising; https://www.lfl.bayern.de/index.php
Schweiz: Leitung: Prof. Urs Baier; ZHAW Wädenswil; https://www.zhaw.ch/de/lsfm/institute-zentren/icbt/umweltbiotechnologie/
Großbritannien: Dr. Gareth Griffith, IBERS, Aberystwyth; https://www.aber.ac.uk/en/ibers/research-and-enterprise/research/research-groups/microbiology-group/
Tschechische Republik: Dr. Katerina Fliegeróva, IAPG, Prag; http://www.iapg.cas.cz/en/laboratories/lam/Research/

(Sabine Podmirseg)

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