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Forschung an der Professur für Pilz-Biotechnologie in der Holzwissenschaft

Die Inhalte unserer Forschung auf einen Blick:

  • Metabolismus von Pilzen und deren Abbaumechanismen an Biomasse

  • Analyse der holzzerstörenden, pilzeigenen Enzyme

  • Transport- und Signalweiterleitungsprozesse in der Pilzhyphe

  • Einsatz von Enzymen und Pilzen für die Bioraffinerie aus nachwachsenden Rohstoffen

  • Herstellung von Pilz-Holz-Kompositen und Modifizierung ihrer Materialeigenschaften

  • Morphologische und biochemische Charakterisierung von Asco- und Basidiomyzeten

  • Kommunikation zwischen Ektomykorrhiza, Pflanze und Biokontrollpilzen

  • Isolation und Charakterisierung pflanzenförderlicher Mikroorganismen hinsichtlich deren Anwendung z.B. in Wiederaufforstungsprojekten

Pilze spielen eine entscheidende Rolle als Destruenten in unserer Umwelt. Die sogenannten saprotrophen Arten ernähren sich von totem, organischem Material, welches beim Absterben von tierischen und vorwiegend pflanzlichen Organismen entsteht. Sie durchdringen diese Biomasse mit ihren Pilzhyphen und zersetzen die komplexen Kohlenstoffe mit Hilfe ihrer Verdauungsenzyme, welche sie in ihre Umgebung abgeben. Damit recyceln sie natürliche Abfälle wie Totholz, Stroh oder Bioabfälle und führen lebensnotwendige Bestandteile wie Phosphor und Stickstoff wieder dem Boden zu. Pilze sind daher unentbehrlich für den globalen Nährstoffkreislauf. In unserer Professur untersuchen wir die biochemischen und molekulargenetischen Mechanismen, die Schimmel-, Weiß- und Braunfäulepilze bei der Umwandlung und dem Abbau von Holz anwenden. Daneben versuchen wir auch den Prozess der Besiedelung und des Durchwachsens von lignocellulosischen Substraten morphologisch und biochemisch zu charakterisieren und mit den gewonnenen Erkenntnissen neue pilzbasierte Kompositwerkstoffe zu entwickeln.

Neben ihrer Rolle als Destruenten leisten Pilze als Symbionten auch einen unentbehrlichen Beitrag zum gesunden Wachstum von Landpflanzen. Manche Pilzarten unterstützen Pflanzen bei der Wasseraufnahme, erhöhen die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen im Boden oder schützen vor biotischen und abiotischen Stress. In unserer Arbeitsgruppe isolieren und charakterisieren wir pflanzenförderliche Mikroorganismen, die sich positiv z.B. auf das Pflanzenwachstum unter Trockenstress auswirken. Außerdem untersuchen wir die biochemischen Mechanismen der Kommunikation während der Entstehung einer symbiotischen Verbindung zwischen Pilz und Pflanzen.

AG Prof. Benz

Was „denkt“ ein Pilz, wenn er auf lignocellulosischer Biomasse wächst, und wie setzt er die Informationen aus seiner Umgebung ein, um gezielt seinen Stoffwechsel auf das Substrat abzustimmen? Die Erkenntnisse aus unserer Forschung wollen wir nutzen um Schimmelpilze bzw. deren lignocellulolytische Enzyme besser in Bioraffinerie-Anwendungen aus nachwachsenden Biomassen und Agrarreststoffen einzusetzen. Unsere Hauptsysteme sind dabei filamentöse Askomyzeten, wie Neurospora crassa, Aspergillus niger und Trichoderma reesei, für die aufgrund ihrer langjährigen Verwendung in der genetischen und zellbiologischen Forschung eine große Zahl von molekularen Werkzeugen zur Verfügung stehen; die aber auch Verwerter komplexer, pflanzlicher Biomasse sind, und sich daher bestens für unsere Forschung eignen.

AG Dr. Karl

Pilzkompositmaterialien sind eine attraktive Alternative zu erdölbasierten Werkstoffen, da sie biologisch abbaubar, nachhaltig und günstig produziert werden können. Dabei können Abfallstoffe der Forstwirtschaft, wie Sägespäne, verwertet und gleichzeitig auch aufgewertet werden. Während Pilzhyphen das Substrat durchwachsen werden die einzelnen Holzpartikel gebunden und es entsteht ein neuer Werkstoff. Die besonderen Materialeigenschaften dieser Kompositwerkstoffe entstehen dabei durch das Zusammenspiel der lignocellulosischen Substrate und dem Pilz. Damit können Pilze einen Betrag zur Entwicklung einer modernen und biobasierten Kreislaufwirtschaft leisten.

Unsere Arbeitsgruppe möchte insbesondere die Biodiversität einheimischer, holzabbauender Pilze nutzen, um ihr Potential für die Herstellung von Pilzkompositen zu untersuchen. Viele dieser Pilze bilden feste Fruchtkörper und könnten sich gut dazu eignen, belastbare Baumaterialen zu erzeugen. Eine systematische Charakterisierung soll zeigen, welche Eigenschaften einen Pilz zu einem guten Kandidaten zur Kompositherstellung machen. Auf dieser Grundlage wird dann untersucht, wie sich durch die Anpassung des Substrats, Medienzusätze und Wachstumsbedingungen die Materialeigenschaften der Pilz-Komposite weiter optimieren lassen.