Parasiten das Handwerk legen
| 28. Juni 2011
Der Parasit Peronospora schädigt die Wirtspflanzen: Die Unterseite des von Peronospora befallenen Blattes des Weich-Storchschnabels (Geranium molle) ist durch die in Massen gebildeten Sporen violettgrau gefärbt. (Foto: Hermann Voglmayr)
Stark von Peronospora befallene Pflanze des Roten Fingerhuts (Digitalis purpurea). (Foto: Hermann Voglmayr)
Der Botaniker Hermann Voglmayr bei der Sammlung von Peronospora-Frischmaterial im Gelände. Dabei werden befallene Pflanzen gesammelt und für die DNA-Sequenzierung vorbereitet. (Foto: Hermann Voglmayr)
Lichtmikroskopie von Peronspora. A) Bäumchenförmiger Sporenträger. B) Sporen. C) Überdauerungssporen im Pflanzengewebe (Foto: Hermann Voglmayr)
Immer wieder befallen Parasiten ganze Anbauflächen und entwerten die Ernten. Eine Pilzgattung, die häufig zu Schäden an Nutzpflanzen führt, ist Peronospora. Genaue Aussagen über ihre ökonomische und ökologische Bedeutung können derzeit allerdings nicht getroffen werden, da es keine moderne Systematik dieser Gattung gibt. Das will Hermann Voglmayr vom Department für Botanische Systematik und Evolutionsforschung im Rahmen seines laufenden FWF-Projekts ändern.
Die Gattung Peronospora ist ein obligater Parasit, d.h. er kann nur in lebenden Zellen wachsen und schädigt dadurch die Wirtspflanzen. "Werden etwa Basilikum, Tabak oder Zierpflanzen von Peronospora befallen, so verfärben und verformen sich die Blätter", beschreibt Hermann Voglmayr das Phänomen, "an einen Verkauf ist da nicht mehr zu denken."
Wissen als Basis der Bekämpfung
Obwohl es immer wieder zu ökonomischen Schäden durch Peronospora kommt, ist bisher noch wenig über diese Gattung bekannt. "Dies trifft jedoch auf parasitäre Pilze allgemein zu", erklärt der Wissenschafter die Beweggründe für seine Spezialisierung: "Es gibt eine große Diskrepanz zwischen ihrer beträchtlichen Bedeutung im Ökosystem und dem geringen Grundlagenwissen, das wir über bestimmte Gattungen haben."
Bei Peronospora variieren Schätzungen über die Artenzahl zwischen 65 und 500 – dadurch ist es zurzeit schwierig bis unmöglich, angewandte Fragestellungen fundiert zu bearbeiten. Hermann Voglmayr hat es sich zum Ziel gesetzt, im Rahmen seines FWF-Projekts "Speziation, Phylogenie und Barcoding von Peronospora" die Grundlage für die angewandte Forschung zu schaffen: eine umfassende Systematik von Peronospora, in der die Merkmale der Gattung und ihrer Arten ausführlich beschrieben sind.
Der DNA auf der Spur
Bisher gibt es fast nur morphologische Beschreibungen von Peronospora, die ausschließlich die sichtbaren Merkmale umfassen. Da sich Pilze dieser Gattung aber untereinander gleichen, muss für eine genaue Bestimmung auch ihre DNA entschlüsselt werden. "Dies ist erst seit zehn Jahren technisch in größerem Maßstab möglich", erzählt der Botaniker, der sich von Beginn an mit der neuen Forschungsmethode beschäftigte. Die DNA-Sequenzierung berge ein erhebliches Potenzial: "Ist die DNA von Peronospora einmal erfasst, so können wir durch Routinekontrollen vielleicht verhindern, dass befallene Pflanzensamen durch den globalen Samenhandel in die ganze Welt verbreitet werden."
Transparente Zusammenarbeit
Darüber hinaus ermöglicht die Kenntnis der DNA-Strukturen endlich eine exakte Abgrenzung der verschiedenen Arten dieses Parasiten, und damit auch eine genaue Kenntnis der von einer bestimmten Art befallenen Wirte. "Das würde auch für die Kommunikation innerhalb der Wissenschaftsgemeinde einen großen Fortschritt bedeuten", betont der Pilzforscher die Relevanz einer umfassenden Systematik.
Die Zuweisung von Artnamen erfolgt nach einem standardisierten Regelwerk. Um die Qualitätsmaßstäbe der Bestimmung und Benennung überprüfbar zu machen, werden alle Sequenzdaten samt Rohdaten in internationalen Datenbanken zugänglich gemacht. Die Proben werden in einem Herbar – einer Sammlung getrockneter Pflanzen – für andere ForscherInnen hinterlegt.
"Wie Detektivarbeit"
Voglmayr arbeitet keineswegs nur im weißen Labormantel vor Mikroskop und Computer an seinem Projekt. "Besonders fordernd ist die Exkursion ins Gelände", beschreibt er den ersten Schritt im Forschungsprozess, "die Suche nach befallenen Pflanzen erfordert viel Zeit und ein hohes Maß an Expertise."
Der Anspruch auf Vollständigkeit der Systematik stellt eine besondere Herausforderung dar. "Es gibt Arten, die wurden einmal beschrieben und seither nie wieder gefunden", erläutert der Forscher die Schwierigkeit, einen lückenlosen Datensatz zu erheben, "das ist ein bisschen wie Detektivarbeit." Eine umfassende Systematik von Peronospora, in der auch seltene Arten beschrieben sind, ist jedoch die Voraussetzung, um das Gefahrenpotenzial für Nutzpflanzen abschätzen und auf neue Befallswellen rasch reagieren zu können. (sh)
Das FWF-Projekt "Speziation, Phylogenie und Barcoding von Peronospora" unter der Leitung von Privatdoz. Mag. Dr. Hermann Voglmayr vom Department für Botanische Systematik und Evolutionsforschung läuft von Oktober 2010 bis Oktober 2013.