Entwicklung von Fomes fomentarius für erneuerbare Verbundwerkstoffe der nächsten Generation

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Vera Meyer
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549037356

Das Königreich der Pilze verfügt über die einzigartige Fähigkeit, lignozellulosehaltige Substrate abzubauen, und stellt somit die einzige Lösung für das Recycling von Millionen Tonnen land- und forstwirtschaftlicher Pflanzenabfälle weltweit dar. In jüngster Zeit haben sich aus Pilzen gewonnene Biomaterialien als nachhaltige Alternativen für erdölbasierte Verpackungen, Textilien und Baumaterialien erwiesen. Unsere bisherigen Daten haben gezeigt, dass der weit verbreitete Zunderschwamm Fomes fomentarius Pilz-Pflanzen-Verbundwerkstoffe mit geringer Entflammbarkeit/Rauchentwicklung und ähnlicher Druckfestigkeit im Vergleich zu expandiertem Polystyrol herstellen kann. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens besteht darin, erstmals mechanistische Erkenntnisse über die Bildung von F. fomentarius-Pflanzen-Verbundwerkstoffen zu gewinnen und zu verstehen, wie das Wachstum der Pilzhyphen, die Zusammensetzung der Zellwände und die Leistungsfähigkeit der Kompositmaterialien auf genetischer Ebene miteinander verbunden sind. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine Prioritätsliste von F. fomentarius Genen für Funktionsanalysen erstellt. Diese wird anhand von Koexpressionsnetzwerken erweitert, um eine Auswahl von insgesamt 10 Genen zu definieren, die eine Funktion in der Hyphenpolarität, die Zellwandzusammensetzung und der Adhäsion an der Pflanzenoberfläche ausüben. Mithilfe eines bereits etablierten Transformationsprotokolls werden Knockout- und Überexpressionsmutanten für jedes dieser Kandidatengene erzeugt. Quantitative phänotypische Untersuchungen während einer Reihe von Wachstumsstadien auf definierten Medien und pflanzlichen Substraten werden ein umfassendes Bild davon vermitteln, wie jedes dieser 10 Gene das filamentöse Wachstum von F. fomentarius, die Myzeleigenschaften, die Zellwandbiologie und die Adhäsion beeinflusst. Darüber hinaus werden Pilz-Pflanzen-Verbundwerkstoffe mit Hilfe dieser genetisch veränderten Stämmen erzeugt und mit Hilfe von materialwissenschaftlichen Untersuchungen und Elektronenmikroskopie getestet, um zu ermitteln, welche dieser Stämme sich besonders für eine wissensbasierte Entwicklung von Biomaterialien mit verbesserter Leistung eignen. Ziel ist es, grundlegende Mechanismen bezüglich Wachstum und morphologischer Entwicklung während der Herstellung von Verbundwerkstoffen zu verstehen. Das Verständnis regulatorischer Wege und Prozesse wird es ermöglichen, Genschalter in F. fomentarius zu identifizieren, deren gezielte Modifikation das Verhalten von Biomaterialien auf genetischer Ebene rational verbessern wird. Somit wird ein rationaler genetischer Ansatz zur Vorhersage und Entwicklung der Eigenschaften von Biomaterialien aus F. fomentarius erstmals möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Anna A. Gorbushina