Endophyten

Als Endophyten (von gr. (grch. endo = innen; phyton = Pflanze) werden Lebewesen, meist Pilze oder Bakterien bezeichnet, welche im inneren des Vegetationskörpers einer Pflanze leben. Während manche Endosymbionten Krankheitssymptome hervorrufen, verursachen andere keine Schäden und können sogar in einem symbiotischen Verhältnis zu ihrer Wirtspflanze stehen, indem sie Substanzen produzieren, welche den Wuchs der Pflanze fördern oder ihre Stresstoleranz erhöhen. Es wird vermutet, dass diese für beide Seiten vorteilhaften Fälle durch Koevolution von Wirt und Besiedler aus einem ursprünglich parasitischen verhältnis entstanden sind.

Endophytische Pilze

Rohr-Schwingel - ein Wirt für endophytische Pilze

Endophytische Pilze im Genus Epichloë (und anamorphe Verwandte des Genus Neotyphodium) besiedeln häufig Gräser, in denen das Pilz-Myzel den gesamten Stängel sowie die Blätter durchdringen kann.^[1] Nach einer Infektion der Blüten werden diese Pilze oft mit den Samen ihrer Wirtspflanze verbreitet. Für Neotyphodium ist dies die einzige Form der Vermehrung und Verbreitung. Infektionen von benachbarten Pflanzen kommen nur im Fall von Epichloë vor. Häufig produzieren dies endophytischen Pilze Alkaloide, welche Pflanze und Pilz vor Frassfeinden schützen. Daneben kann die Besiedelung mit dem Pilz die Wirtspflanze robuster gegen Umweltfaktoren wie Trockenheit machen, wobei die zu Grunde liegenden Mechanismen dieses Schutzes noch weitgehend unbekannt sind.

Ein bekanntes Beispiel ist der Rohr-Schwingel (Festuca arundinacea), der von dem Schlauchpilz Neotyphodium coenophialum besiedelt wird.^[1] Während nicht-infiziertes Gras ein gutes Weidefutter darstellt, zeigt Vieh, das infiziertes Gras frisst eine Reihe von Krankheitssymptomen, die von Lethargie über vermindertes Wachstum und geringere Fruchtbarkeit bis zu Gangrän reichen. Die von N. coenophialum produzierten Alkaloide, wie z.B. Ergovalin, sind sehr eng mit den Mutterkorn-Alkaloiden (z.B. Ergotamin) verwandt, die in Claviceps purpurea, einem an Getreide parasitierenden Pilz, vorkommen.

Mögliche Anwendungen für endophytische Pilze, die erforscht werden, sind die Nutzung zur Erzeugung einer erhöhten Toleranz in Nutzpflanzen gegen Insektenfrass und Trockenheit, möglichst bei erhaltener Eignung der Pflanze als Tierfutter.

Ebenfalls zumindest teilweise im inneren des Pflanzenkörpers und somit endophytisch wachsen zahlreiche wurzelbesiedelnde Mykorrhiza-Pilze. Diese finden sich als Symbionten bei den meisten Landpflanzen und haben einen positiven Einfluss auf die Nährstoffaufnahme und Stresstoleranz ihrer Wirte. Sie werden allerdings meist nicht als Endophyten bezeichnet, da ein bedeutender Teil des Myzels außerhalb des Pflanzenkörpers wächst.

Endophytische Bakterien

Mikroskopaufnahme eines Wurzelknöllchens der Sojabohne (Glycine max), besiedelt mit Bakterien der Gattung Bradyrhizobium.

Verschiedene Arten endophytischer Bakterien wurden in mehreren Pflanzen nachgewiesen. Dabei können unterschiedliche Bakterienarten gleichzeitig in der gleichen Pflanze gefunden werden, wobei einzelne Arten meist ein bestimmtes Pflanzengewebe besiedeln.

Neben pathogenen Bakterien wie Agrobacterium tumefaciens verursachen viele endophytische Bakterien keine Krankheitssymptome oder führen sogar zu wachstumsfördernden Effekten. So sind verschiedene Arten bekannt, die Pflanzenhormone produzieren, welche den Wuchs beeinflussen können. Von großer Bedeutung ist auch die Bereitstellung von Nährstoffen durch endophytische Bakterien, insbesondere die Fixierung von Stickstoff aus der Luft, am höchsten entwickelt bei der Symbiose zwischen Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchtlern. Auch konnte in manchen Fällen nachgewiesen werden, dass die Besiedlung mit endophytischen Bakterien die Wirtspflanze widerstandsfähiger gegen den Befall mit Pathogenen machte, möglicherweise weil die Endophyten mögliche Angriffsstellen schon besetzt hielten oder durch die Produktion von Abwehrstoffen.

Einzelnachweise und andere Quellen

1. ↑ ^{a b} Clay, K, Schardl, C: Evolutionary origins and ecological consequences of endophyte symbiosis with grasses. In: American Naturalist. Vol. 160, Nr. Suppl 4, Februar 2002, S. S99-S127. 

• Peter H. Raven, Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn Biologie der Pflanzen Walter de Gruyter, Berlin, New York, 2000, ISBN 3-11-015462-5
• S. Aldrich-Markham, G. Pirelli und A.M. Craig Endophyte Toxins in Grass Seed Fields and Straw - Effects on Livestock, Extension Service, Oregon State University, 1995/2007 [1]
• Cindy Lodewyckx, Jaco Vangronsveld, Fiona Porteous, Edward R.B. Moore, Safieh Taghavi, Max Mezgeay, Daniel van der Lelie1: Endophytic Bacteria and Their Potential Applications. In: Critical Reviews in Plant Sciences. Nr. 21(6), 2002, S. 583–606