Auflösung phylogenetischer Inkongruenz in den Xylariales: taxonomische Systematik und darüber hinaus

• Antragsteller: Dr. Christopher Lambert
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575791605

Die Taxonomie der Pilze konzentrierte sich über ihre Historie hinweg auf morphologische Merkmale und wird heutzutage durch chemische und genetische Eigenschaften in sogenannten polyphasischen taxonomischen Konzepten ergänzt. Dies offenbarte wiederholt Konflikte mit alten morphozentrischen Spezieskonzepten. Wie sich jedoch insbesondere in den letzten Jahren zeigte, sind auch diese polyphasischen Konzepte in ihrer Aussagekraft limitiert, da z.B. teils selbst moderne, auf Verkettung basierte Multigenanalysen nicht für eine vollständige Auflösung von Pilzgruppen ausreichen. Dies wird zu Teilen potenziellen retikulären Ereignissen, wie z.B. unvollständiger Linienordnung und horizontalem Gentransfer zugeschrieben. Studien, die die diese Effekte präzise herausarbeiten, sind jedoch in der Literatur selten. Mit dem Einzug der Genomsequenzierung als Routinemethode kann diese Fragestellung auf einem neuen Niveau untersucht werden. In diesem Projekt soll ein Set von 166 bereits sequenzierter Genome der Pilze der Xylariales (Ascomycota) untersucht werden. Pilze dieser Gruppe wurden in der Vergangenheit intensiv wegen ihrer komplexen Taxonomie und ihres produktiven Sekundärmetabolismus untersucht und eignen sich wegen der Verfügbarkeit von Vergleichsdaten hervorragend als Modell. Im Projektverlauf wird ein Leit-phylogenomischer Baum mittels Analyse verketteter Genloci und unter der Annahme der genetischen Verschmelzung rekonstruiert und mit Einzelgenbäumen verglichen um den Grad der phylogenetischen Verwebung (Retikulation) abzuschätzen. In einem zweiten Schritt werden Biosynthesegencluster (BGC) vorhergesagt und auf ihre Verteilung untersucht. Diese Analyse wird zuletzt auf die Untergruppe der von fast allen Hypoxylaceae (eine Familie innerhalb der Xylariales) produzierten Azaphilone, chemotaxonomisch informativer Pigmente, fokussiert. Sequenzinformationen von experimentell validierten BGC werden mit den mittels anti-SMASH vorhergesagten BGC auf phylogenetische Verwandtschaft überprüft und der Substanzklasse zugeordnet. Im Anschluss folgt eine Syntenie-Analyse zur Untersuchung der Architektur der identifizierten BGC. Diese beinhaltet die Nutzung des BLAST-Tools zur a) Bestimmung der Herkunft einzelner im BGC beteiligten Gene, sowie b) dem Bestätigen des möglichen Fehlens einzelner Gene. Diese auf komparativer Genomik basierenden Analysen werden zuletzt für die Herausarbeitung eines überarbeiteten systematischen Konzeptes herangezogen. Dieses Projekt soll als modellhaftes Beispiel für die Analyse einer komplexen phylogenetische Datenlagen dienen und wie sich verwobene, retikuläre Evolution auf die Verteilung von Sekundärmetaboliten in größeren Pilzgruppen auswirken kann. Dieses Wissen wird nicht nur auf fundamentaler Ebene einen Beitrag zum Verständnis der Evolution des Sekundärmetabolismus in Pilzen sein, sondern auch Strategien zur Generierung neuer, bioaktiver Substanzen verbessern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Dr. Jérôme Collemare