Gefahr erkannt, Gefahr gebannt: Entstehungsprozesse neu auftretender Pilzkrankheiten verstehen
Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Neu auftretende Krankheiten stellen eine drastische Bedrohung für den Erhalt zahlreicher Pflanzen und Tiere dar. Innerhalb dieser hat die Anzahl an Pilzerkrankungen ein bislang unerreichtes Ausmaß angenommen und zu einigen der schwersten Ab- und Aussterbeereignisse geführt, die jemals bei Wildarten beobachtet wurden. Ein oftmals rasches und unerwartetes Auftreten dieser Krankheiten in Kombination mit hohen Sterblichkeitsraten stellt eine große Herausforderung für den Naturschutz dar. Die zunehmende Bedrohung durch Pilze scheint mit menschlichen Aktivitäten in Verbindung zu stehen. Durch den Transport von Pilzarten an Orte außerhalb ihres ursprünglichen Verbreitungsgebietes werden massive Krankheitsausbrüche im naiven Wirt begünstigt. Neueinführungen von Erregern, die zum Ausbruch von Krankheiten führen bieten ausgezeichnete Möglichkeiten, um grundlegende Fragen der Evolutionsbiologie zu beantworten und Informationen, welche zur Bewältigung solcher Krankheiten benötigt sind, zu erfassen. Als Fallstudie bietet sich das Weißnasen- Syndrom an. Im Jahr 2006 wurde das Weißnasen-Syndrom erstmals in Nordamerika entdeckt, wo es seitdem mehrere Arten von Fledermäusen bedroht, und eine bislang beispiellose Massenmortalität von über sechs Millionen überwinternden Fledermäusen zur Folge hatte. Als Krankheitserreger gilt der Pilz Pseudogymnoascus destructans (Pd), welcher erst vor kurzem als eine eingeführte Art aus Europa identifiziert wurde, wobei dort keine Massenmortalitäten in Fledermäusen ausgelöst werden. Mit Hilfe eines großen genomischen Datensatzes basierend auf Isolaten aus dem natürlichen Verbreitungsgebiet von Pd in Europa, kombiniert mit hochmodernen Analysen, können Populationsstruktur und Evolutionsprozesse im ursprünglichen Verbreitungsgebiet rekonstruiert werden. Wir charakterisieren die Populationsstruktur auf verschiedenen Ebenen und stellen eine großräumige Differenzierung (über Kontinente/Länder hinweg) fest, die im Gegensatz zu lokal (innerhalb von Winterquartieren) homogenen Populationen steht. Daher sollten vom Menschen verursachte Bewegungen des Pilzes, selbst innerhalb desselben Kontinents, vermieden werden. Außerdem haben wir die Ursprungspopulation in Europa identifiziert und wichtige genomische Merkmale ermittelt, die sie von der eingeführten nordamerikanischen Population unterscheiden. Wir untersuchten auch den Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Krankheit und klimatischen Faktoren (einschließlich der Temperatur) und wie sich Klimaveränderungen auf die Verbreitung der Art auswirken werden. Dabei ergaben sich drastische Verschiebungen, die unweigerlich mit der Verlagerung des Erregers einhergehen und höchstwahrscheinlich zu einem verstärkten Kontakt zwischen stark differenzierten Pilzpopulationen führen werden. Indem wir die Populationsstruktur und die evolutionären Prozesse im heimischen Verbreitungsgebiet beleuchten, liefert unsere Arbeit wichtige Informationen für die Vorhersage, wie der Pilz auf künftige Bedingungen reagieren wird und welche Risiken in Bezug auf das Auftreten neuer Krankheiten damit verbunden sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Mating type determination within a microsatellite multiplex for the fungal pathogen Pseudogymnoascus destructans, the causative agent of white-nose disease in bats. Conservation Genetics Resources, 12(1), 45-48.
Dool, Serena; Altewischer, Andrea; Fischer, Nicola M.; Drees, Kevin P.; Foster, Jeffrey T.; Fritze, Marcus & Puechmaille, Sebastien J.
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Screening and Biosecurity for White-Nose Fungus Pseudogymnoascus destructans (Ascomycota: Pseudeurotiaceae) in Hawai‘i1. Pacific Science, 73(3), 357.
Zhelyazkova, Violeta L.; Toshkova, Nia L.; Dool, Serena E.; Bonaccorso, Frank J.; Pinzari, Corinna A.; Montoya-Aiona, Kristina & Puechmaille, Sebastien J.
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Did you wash your caving suit? Cavers’ role in the potential spread of Pseudogymnoascus destructans, the causative agent of White-Nose Disease. International Journal of Speleology, 49(2), 149-159.
Zhelyazkova, Violeta; Hubancheva, Antonia; Radoslavov, Georgi; Toshkova, Nia & Puechmaille, Sebastien
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Seasonal patterns of Pseudogymnoascus destructans germination indicate host–pathogen coevolution. Biology Letters, 16(6), 20200177.
Fischer, Nicola M.; Dool, Serena E. & Puechmaille, Sebastien J.
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A Rapid, in-Situ Minimally-Invasive Technique to Assess Infections with Pseudogymnoascus destructans in Bats. Acta Chiropterologica, 23(1).
Fritze, Marcus; Puechmaille, Sébastien J.; Fickel, Jörns; Czirják, Gábor Á. & Voigt, Christian C.
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Determinants of defence strategies of a hibernating European bat species towards the fungal pathogen Pseudogymnoascus destructans. Developmental & Comparative Immunology, 119, 104017.
Fritze, Marcus; Puechmaille, Sebastien J.; Costantini, David; Fickel, Jörns; Voigt, Christian C. & Czirják, Gábor Á.
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Heterothermy and antifungal responses in bats. Current Opinion in Microbiology, 62, 61-67.
Whiting-Fawcett, Flora; Field, Kenneth A.; Puechmaille, Sébastien J.; Blomberg, Anna S. & Lilley, Thomas M.
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Population genetics as a tool to elucidate pathogen reservoirs: Lessons fromPseudogymnoascus destructans, the causative agent of White‐Nose disease in bats. Molecular Ecology, 31(2), 675-690.
Fischer, Nicola M.; Altewischer, Andrea; Ranpal, Surendra; Dool, Serena; Kerth, Gerald & Puechmaille, Sebastien J.
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Development and Application of Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assays for Rapid Diagnosis of the Bat White-Nose Disease Fungus Pseudogymnoascus destructans. Mycopathologia, 187(5-6), 547-565.
Niessen, Ludwig; Fritze, Marcus; Wibbelt, Gudrun & Puechmaille, Sebastien J.
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Climatic factors and host species composition at hibernation sites drive the incidence of bat fungal disease. Cold Spring Harbor Laboratory.
Blomberg, AS; Lilley, TM; Fritze, M. & Puechmaille, SJ
