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Fungi, Mycobionta - ICBM

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Pilze<br />

<strong>Fungi</strong>, <strong>Mycobionta</strong><br />

© Heribert Cypionka<br />

© Heribert Cypionka<br />

Heribert Cypionka<br />

Institut für<br />

Chemie und<br />

Biologie des<br />

Meeres<br />

Quellen<br />

© Cypionka<br />

• Purves Kap. 31<br />

• www.icbm.de/pmbio ... Teaching<br />

• www.mikrobiologischer-garten.de<br />

• www.wikipedia.de<br />

Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

1


Lebensweise der Pilze<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Osmotrophe (absorptive) Ernährungsweise<br />

Wachstum in fädigen Strukturen gewährleistet eine große<br />

Kontaktoberfläche mit dem Substrat oder anderen Organismen<br />

Pilzliche Biomasse in manchen Ökosystemen 75% (Boden!)<br />

Chemoorganoheterotroph<br />

Toleranz gegenüber Säure (acidotolerant oder acidophil) und<br />

Trockenheit (xerotolerant oder xerophil)<br />

Saprophyten (Saprobionten):<br />

Boden (1g enthält 10 - 100 m Pilzmyzel)<br />

Holz (Abbau und Verfärbung)<br />

Sämtliche organische Materialien<br />

Anorganische Materialien als Wachstumsunterlage<br />

Parasiten<br />

auf Pflanzen, Algen, Tieren<br />

Symbionten<br />

mit Pflanzenwurzeln (Mykorrhiza), Algen, Cyanobakterien (Flechten)<br />

Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

Übersicht Stammbaum der Lebewesen<br />

Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

2


Pilze (Chitinpilze)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Eukaryoten<br />

Unbeweglich (Ausnahmen)<br />

Einzellig oder mehrzellig, mit Zellwand<br />

Organotheterotrophe Lebensweise, als<br />

Saprophyten, Parasiten oder Symbionten,<br />

osmotroph<br />

Ca. 120 000 Arten (bis zu 1,5 Mio.?),<br />

wenige pathogen<br />

© Heribert Cypionka,<br />

Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

Zum Vergleich: Oomyceten und Schleimpilze<br />

<br />

<br />

<br />

Protisten, keine Zellwand mit Chitin<br />

-- Oomyceten (Algenpilze,<br />

Cellulosepilze, z.B. Saprolegnia) gehören<br />

zu den Heterokontobionta (Protisten mit<br />

zwei Geißeltypen) von denen einige<br />

phototroph sind<br />

-- Myxobionta (Schleimpilze), Amöben<br />

ohne feste Zellwand<br />

- echte Schleimpilze bilden vielkernige<br />

Plasmodien<br />

- zelluläre Schleimpilze bilden vielzellige<br />

Pseudoplasmodien<br />

(nicht verwechseln mit Myxobakterien,<br />

bilden auch vielzellige Aggregate und<br />

Fruchtkörper)<br />

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3


Pilze und ihre Fruchtkörper<br />

<br />

<br />

<br />

Makroskopische Pilze – nur die<br />

Fruchtkörper<br />

Entstehen aus einem Geflecht<br />

mikroskopischer Hyphen<br />

"Funktion" der Fruchtkörper:<br />

Schutz und Verbreitung der<br />

Sporen<br />

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Chitin<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Wichtiger Bestandteil der Zellwand<br />

neben Glucanen und Proteinen<br />

Polymer aus N-Acetyl-Glucosamin<br />

Auch bei Insekten verbreitet<br />

auch Bestandteil des Muramins der<br />

Bakterienzellwand<br />

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www.wikipedia.de<br />

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4


Hyphen, Myzel<br />

• Zellwand besteht überwiegend aus<br />

Chitin, Glucanpolymeren, Proteinen<br />

und Pigmenten, z.B. Melanin<br />

• Hyphen mit einem<br />

Durchmesser von 1 bis 10 µm,<br />

Wachstum an der Spitze<br />

www.mikrobiologischer-garten.de<br />

• Myzel (= Hyphengeflecht) mit<br />

einem Durchmesser,<br />

Durchdringung und große<br />

Oberfläche<br />

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Pilze und ihre sexuelle Vermehrung<br />

© Heribert Cypionka © Heribert Cypionka<br />

Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

5


Hexenringe<br />

<br />

Periodisches Wachstum und<br />

Fruchtkörperbildung<br />

www.wikipedia.de<br />

www.mikrobiologischer-garten.de<br />

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Pilzsporen<br />

<br />

Verbreitungs- und<br />

Überdauerungseinheiten<br />

<br />

Asexuell oder sexuell (nach<br />

Verschmelzung der Zellen und<br />

Kernphasenwechsel, meistens in<br />

den Fruchtkörpern)<br />

© Heribert Cypionka<br />

© Heribert Cypionka<br />

<br />

In verschiedenen Stadien des<br />

Lebenskreislaufs kommen beide<br />

Sporentypen vor<br />

<br />

Potenzielle Allergieauslöser<br />

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6


Gruppen der Pilze (<strong>Fungi</strong>, <strong>Mycobionta</strong>)<br />

● Chytridiomyceten (Flagellatenpilze)<br />

● Zygomyceten (Jochpilze)<br />

● Ascomyceten (Schlauchpilze)<br />

● Basidiomyceten (Ständerpilze)<br />

[Deuteromyceten, "<strong>Fungi</strong> imperfecti"]<br />

Sporen mit Geißel<br />

Zygosporangium als sex. Stadium<br />

sexuelle Sporen in Schläuchen<br />

sexuelle Sporen an Basidien<br />

Sexuelle Vermehrung nicht beobachtet<br />

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<br />

<br />

<br />

<br />

Basis für die Systematik:<br />

Unterschiede in Vermehrung,<br />

vor allem bei der Meiose und<br />

meiotischen Sporen<br />

Kernphasenwechsel,<br />

Generationswechsel<br />

Merkmale untermauert durch<br />

molekularbiologische Daten<br />

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7


Chytridiomycota<br />

<br />

Flagellaten- oder Töpfchenpilze<br />

<br />

<br />

bewegliche Sporen<br />

kleine Gruppe (ca. 500 Arten)<br />

www.wikipedia.org<br />

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Jochpilze (Zygomycota)<br />

<br />

<br />

<br />

Beispiel Rhizopus,<br />

gemeiner<br />

Brotschimmel<br />

Z.T. Parasiten von<br />

Insekten<br />

Z.T. Symbionten<br />

(Mykorrhiza)<br />

www.davidlnelson.md<br />

/Cazadero/<strong>Fungi</strong>.htm<br />

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8


Schlauchpilze (Ascomycota)<br />

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<br />

<br />

<br />

<br />

Saprophyten, Parasiten (Echter<br />

Mehltau), Symbionten (Flechten,<br />

Mykorrhiza)<br />

Chitin in der Zellwand<br />

Sporen asexuell – exogen;<br />

sexuell – in Asci<br />

Größte Pilz-Gruppe (> 60 000 Arten)<br />

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Penicillium roquefortii<br />

<br />

<br />

Pinselschimmel, “Edelschimmel“<br />

Antibiotika-Produzenten<br />

www.mikrobiologischer-garten.de<br />

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Aspergillus<br />

<br />

<br />

Gießkannenschimmel<br />

Potenzieller Allergieauslöser<br />

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Ständerpilze (Basidiomycota)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Chitin in der<br />

Zellwand<br />

Dikaryotische Phase<br />

(zeitlich verzerrter<br />

Vermehrungsprozess)<br />

Sporen exogen an<br />

der Basidie;<br />

Basidien an dem<br />

Fruchtkörper<br />

(Schutz und<br />

Verbreitung)<br />

Saprophyten,<br />

Parasiten,<br />

Symbionten<br />

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Beipiel Basidiomycet, Blätterpilz<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Fliegenpilz, Amanita muscaria<br />

Verwandt mit Pantherpilz und<br />

Knollenblätterbilz<br />

Blätter-(Lamellen-)pilz<br />

Gift in roter Huthaut, halluzinogen<br />

www.wikipedia.de<br />

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Beipiel Basidiomycet, Röhrling<br />

<br />

<br />

Steinpilz, Boletus edulis<br />

Essbar, Verwechslungsgefahr mit<br />

Gallenröhrling<br />

www.wikipedia.de<br />

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Deuteromyceten oder <strong>Fungi</strong> imperfecti<br />

• Pilze ohne bekannte sexuelle Vermehrungformen, Ascomyceten<br />

oder Basidiomyceten<br />

• Nicht den Pilzen fehlt es an Perfektion, sondern der Wissenschaft!<br />

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Beipiel Hefen<br />

• Hefen können Ascomyceten oder Basidiomyceten sein<br />

• Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, alkoholische Gärung<br />

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Heribert Cypionka, www.icbm.de/pmbio<br />

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Beipiel Parasit<br />

Claviceps purpurea<br />

- Ascomycet<br />

- Nur ein Korn wird befallen,<br />

noch als Blüte<br />

- Überdauerungsform für<br />

den Winter, danach werden<br />

die Fruchtkörper geformt<br />

(meiotische<br />

Sporen)<br />

- Mannigfaltige<br />

Stoffwechselprodukte (LSD)<br />

Weizenähre mit Mutterkorn<br />

www.wikipedia.de<br />

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Beipiel Parasit: Fußpilz, Dermatomykosen<br />

www.wikipedia.de<br />

Jan Ries (2002) Mykosen und Sport – Verbreitung<br />

von Mykosen bei Sportschuh-tragenden Sportlern.<br />

Dissertation, Univ. Frankfurt<br />

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Symbiotische Pilze<br />

<br />

Mykorrhiza – Symbiose mit höheren Pflanzen (Bäume, Gräser)<br />

<br />

Flechten – Symbiose mit Algen oder/und Cyanobakterien<br />

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Mykotrophie der Pflanzen<br />

• 80% der Pflanzen sind obligat<br />

mykotroph,10% fakultativ mykotroph<br />

• Pilze wachsen in engem Kontakt mit<br />

der Pflanzenwurzel<br />

• in der Zelle<br />

• als Pilzmantel um die Wurzel<br />

• Charakteristische Morphologie<br />

• Gegenseitiger Nutzen:<br />

Wasser, P-, N- und Ca-Verbindungen<br />

für die Pflanze (Funktion der<br />

Saugwurzel wird an die Hyphen<br />

übergeben), assimilierte<br />

Kohlenhydrate für den Pilz<br />

www.wikipedia.de<br />

Wurzelspitzen mit Ektomykorrhiza<br />

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14


Flechten<br />

• Duale Organismen<br />

• Mykobiont – Pilz<br />

• Photobiont – Alge oder Cyanobacterium<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Verschiedene Substrate<br />

Holz, Bäume<br />

Gestein, Glas, Boden<br />

Blätter (tropisch)<br />

Konkurrenzschwach, da<br />

Wachstumsgeschwindigkeit sehr niedrig<br />

An Extremstandorten, wo die<br />

Vegetationsperioden kurz sind (Wüste,<br />

Hochgebirge, Permafrostböden, Tundren)<br />

oft den Blütenpflanzen überlegen<br />

In Tundra vegetationsbestimmend, weil<br />

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Photosynthese schon bei sehr niedrigen<br />

Temperaturen anfangen kann<br />

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www.picolay.de<br />

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Flechten<br />

● Photobionten: Grünalgen und Cyanobakterien<br />

● Mykobionten: Asco- und Basidiomyceten<br />

● Photobionten kommen auch freilebend vor<br />

● Mykobiont ist formgebend und vermehrt sich sexuell<br />

● Kontakte: Zellwand/Zellwand bis Membran/Membran<br />

● Aufbau des Lagers:<br />

● Rinde (Cortex)<br />

● Photobiontenschicht und<br />

● Markschicht (Medula)<br />

● Lagerform<br />

● Krustenflechten<br />

● Blattflechten<br />

● Strauchflechten<br />

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Krustenflechten<br />

<br />

<br />

<br />

dem Untergrund dicht<br />

aufliegend, mit dem Substrat<br />

verwachsen<br />

besitzen nur die obere Rinde<br />

Wachstumszone am Rand<br />

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Blattflechten<br />

<br />

<br />

<br />

dem Untergrund locker<br />

aufliegend<br />

Geschützt durch Rinde von<br />

oben und von unten<br />

Wachstumszone am<br />

„Blattrand“<br />

www.wikipedia.de<br />

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Strauch- und Bartflechten<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Strauchförmig, rund im<br />

Querschnitt<br />

Rinde rundum<br />

Wachstumszone am Ende der<br />

Äste<br />

Nur in Reinluftgebieten,<br />

besonders sensitiv gegen der<br />

Luftverschmutzung<br />

www.wikipedia.de<br />

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Stichworte<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Jochpilze, Ascomyceten,<br />

Basidiomyceten, Flechten,<br />

Mykorrhiza<br />

Osmotrophie,<br />

Chemoorganotrophie<br />

Saprobiont, Parasit, Symbiont,<br />

Pathogenese<br />

Morphologie,<br />

Entwicklungscyclen<br />

www.wikipedia.de<br />

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