Wissenschaftler entschlüsseln Genom des Holzschädlings Hausschwamm

(pug) Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Prof. Dr. Ursula Kües und Dr. Andrzej Majcherczyk von der Universität Göttingen hat das Genom des schädlichen Hausschwamms Serpula lacrymans entschlüsselt und mit den Genomen anderer Pilze verglichen. Der Hausschwamm ist ein Braunfäulepilz, der totes Holz angreift, die darin vorhandene Zellulose abbaut und dadurch in Gebäuden massive Schäden an hölzerner Bausubstanz verursachen kann. Die Analysen zum Holzabbau können dazu beitragen, Produktionsverfahren für erneuerbare Energien zu entwickeln. Die Wissenschaftler konnten außerdem erstmals genetische Parallelen mit Mykorrhizapilzen nachweisen, die mit Baumwurzeln eine symbiotische Lebensgemeinschaft eingehen und Bäume mit Nährstoffen versorgen: Schädling und Nützling besitzen beide nur eine reduzierte Ausstattung an Genen zum Abbau der Zellwände von Pflanzenzellen. Beispielsweise haben beide noch Gene zum Abbau des Polysaccharids Pektin, das in der äußersten Schicht der Zellwände Pflanzenzellen verklebt. Das Ergebnis der Studie wird am 14. Juli 2011 in der Fachzeitschrift „Science“ im Internet veröffentlicht.

Der Hausschwamm und Mykorrhizapilze wie der schon früher sequenzierte essbare Zweifarbige Lacktrichterling (Laccaria bicolor) gehören zu den Ständerpilzen (Basidiomyzeten). Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass beide Arten evolutionär aus gleichen Vorgängern entstanden sind und in ihrer weiteren Entwicklung Enzymgruppen zum Abbau von Lignin – neben Zellulose wichtiger Bestandteil der Zellwände von Holz – verloren haben. Braunfäulepilze müssen den Abbau von Zellwänden zuerst chemisch initiieren, um dadurch freiwerdende Zellulosebruchstücke enzymatisch zu verdauen. Am Ende bleibt braunes Lignin übrig. Daher sind speziell Gene zum Abbau von Zellulosebruchstücken und anderen Polysacchariden vervielfältigt.

Zu dem Forscherteam gehören Wissenschaftler des Joint Genome Institute des US-amerikanischen Energieministeriums, das die DNA-Sequenz des Hausschwamm-Genoms erstellt hatte. Mit diesen Rohdaten erforschte das internationale Team die evolutionäre Entwicklung und den Holzabbauprozess. Die Göttinger Forscher identifizierten Proteinzusammensetzungen mit modernsten sensitiven „Proteomics“-Techniken. So konnten sie zeigen, dass wie aufgrund der Genomsequenz zu erwarten im besonderen Maße Polysaccharid-abbauende Enzyme bei Wachstum auf Holz gebildet und ausgeschieden werden.

Die Analysen können dazu beizutragen, den schädlichen Hausschwamm in Zukunft gezielter zu bekämpfen. Außerdem wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Erkenntnisse über verschiedene Holzabbaustrategien der Braunfäulepilze und der bereits zuvor analysierten, Lignin abbauenden Weißfäulepilze für die Produktion erneuerbarer Energien nutzen. Forscher in der Göttinger Arbeitsgruppe von Prof. Kües und weltweit arbeiten an der Entwicklung enzymatischer Verfahren, um künftig den Kraftstoff Bioethanol kostengünstig und umweltfreundlich in großen Mengen aus dem nachwachsenden Rohstoff Lignozellulose herzustellen.

Originalveröffentlichung:
Daniel C. Eastwood et al.: The plant cell wall decomposing machinery underlies the functional diversity of forest fungi, Science Express 14 July 2011