Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt

Kryptogamen

Die Wissenschaftler der Sektion Kryptogamen bearbeiten Fragestellungen zur Evolution, Biogeografie und Anpassung von Flechten, das sind Pilze, die in Symbiose mit Algen oder Cyanobakterien leben.

Die Zahl der auf der Erde lebenden Flechtenarten ist bis heute nicht bekannt. Auch über die Verwandtschaftsverhältnisse vieler Arten weiß man noch sehr wenig. Die von uns bearbeiteten Krustenflechten gehören in die großen Gattungen Lecidea und Lecanora und wachsen auf organischen Substraten wie Baumrinden, Holz oder Moosen.

Weil viele Arten sehr selten und unscheinbar sind, kann es sehr schwierig sein, sie im Gelände überhaupt aufzufinden. Deshalb sind Expeditionen ein wichtiger Teil unserer Arbeit.

Um die gefundenen Arten zu erkennen und ihre Stellung im System zu ermitteln, müssen anatomische Schnitte unter dem Mikroskop untersucht werden. Zusätzlich benötigt man häufig chemische Daten.

Auf genetische Daten und Methoden der Populationsgenetik greifen wir zurück, um die Verbreitungsmuster einzelner Arten, ihre Artbildung und Evolution zu erklären.

Rechts: Flechten dominieren die Vegetation an Felsküsten. Dichte Bestände von Ramalina cuspidata auf den Isles of Scilly (Großbritannien, Cornwall).

Ramalina cuspidata (nicht: R. siliquosa!)
Cetraria aculeata

Links: Flechten sind Symbiosen aus Pilzen und Grünalgen oder Cyanobakterien. Bei Cetraria aculeata bildet der Pilz eine stabile Rinde. Im lockeren Mark sieht man Grünalgen der Art Trebouxia jamesii, die von Pilzhyphen umsponnen werden und die Lebensgemeinschaft mit Photosyntheseprodukten versorgen.

    

Die Areale der meisten Flechten sind im Vergleich zu Blütenpflanzen groß und umfassen oft mehrere Kontinente. In zwei abgeschlossenen Forschungsprojekten und einem Ende 2013 begonnenen Promotionsprojekt versuchen wir zu ermitteln, wie erdgeschichtliche Ereignisse und Umweltfaktoren die aktuellen Verbreitungsgebiete von Flechten beeinflusst haben.

Besonders bei unscheinbaren Krustenflechten wissen wir immer noch nicht annähernd, wie viele Arten es auf der Erde gibt. Genetische Methoden können heutzutage helfen, neue Arten zu entdecken oder ähnliche Arten besser voneinander abzugrenzen. Das Projekt „Lecanomics: Neue Wege zur Erkennung und Abgrenzung von Arten in einer allgegenwärtigen Gruppe von Flechten“ ist Teil des DFG-Schwerpunktprogramms „Taxon-omics“. Wir versuchen hier, mit molekulargenetischen Methoden gemeinsam mit Amateuren und Wissenschaftlern, denen diese Methoden nicht zur Verfügung stehen, die große und weit verbreitete Flechtengattung Lecanora in natürliche Einheiten zu zerlegen und die Abgrenzung von Arten zu erforschen.

Publikationen:
Lidia S. Yakovchenko, Evgeny A. Davydov, Yoshihito Ohmura, Christian Printzen (2018) The phylogenetic position of species of Lecanora s. lat. containing calycin and usnic acid, with the description of Lecanora solaris Yakovchenko & Davydov sp. nov. Lichenologist (in press).

 

Die Antarktis ist der einzige Kontinent, der noch weitgehend natürliche, vom Menschen unbeeinflusste Lebensräume aufweist. Seine isolierte Lage und die Beschränkung auf weit voneinander entfernte, kleine, eisfreie Areale haben zu einer starken genetischen Differenzierung und lokalen Anpassung der Fauna und Flora geführt. Diese genetische Vielfalt ist durch Einschleppung ortsfremder Arten und Homogenisierung bislang getrennter Populationen jedoch zunehmend bedroht. Das Projekt “Ausbreitung und genetischer Austausch zwischen Flechtenpopulationen in Patagonien und der Antarktischen Halbinsel (unter Berücksichtigung anthropogener Einflüsse)“ wird im DFG Schwerpunktprogramm „Antarktisforschung“ gefördert. Hier untersuchen wir die populationsgenetische Struktur von fünf weit verbreiteten Flechtenarten und versuchen abzuschätzen, ob menschliche Aktivitäten zur Einschleppung ortsfremder Arten oder Genotypen und zur Homogenisierung von Genpools beitragen.

Publikationen:
Grewe F, Lagostina E, Wu H, Printzen C, Lumbsch HT (2018) Population genomic analyses of RAD sequences resolves the phylogenetic relationship of the lichen-forming fungal species Usnea antarctica and Usnea aurantiacoatra. Mycokeys 43: 91–113.

Lagostina E, Dal Grande F, Andreev M, Printzen C (2018) The use of microsatellite markers for species delimitation in Antarctic Usnea subgenus Neuropogon. Mycologia 110: 1047–1057.

Lagostina E, Dal Grande F, Ott S, Printzen C (2017) Fungus-specific SSR markers in the Antarctic lichens Usnea antarctica and U. aurantiacoatra (Parmeliaceae, Ascomycota). Applications in Plant Sciences 5(9): 1700054.


Cetraria aculeata: King George Island / Antarktis Cetraria aculeata: Bale Mountains / Äthiopien

Die Strauchflechte Cetraria aculeata besiedelt ein riesiges Areal, das von der Arktis bis in die Antarktis reicht. Dieses Bild stammt von King George Island in der maritimen Antarktis.

Darüber hinaus findet man C. aculeata auch in Mittel- und Südeuropa, Zentralasien und den meisten Hochgebirgen, z. B. in der alpinen Zone der Bale Mts. in Äthiopien.

 

Im Projekt „Phylogeography and speciation of lichens from the Cetraria aculeata complex in Western Eurasia” (Tetiana Lutsak, gefördert durch den DAAD und Sachmittel der Marga und Kurt Möllgaard-Stiftung sowie der Adolf-Messer­-Stiftung) werden genetische Isolation und Artabgrenzungen zwischen nahe verwandten Flechtenarten mit molekulargenetischen Methoden untersucht.

Publikationen:
Lutsak T, Fernández-Mendoza F, Kirika P, Wondafrash M, Printzen C (in review) Coalescence-based species delimitation using genome-wide data reveals hidden diversity in a cosmopolitan group of lichens. Organisms Diversity and Evolution

Lutsak T, Fernández-Mendoza F, Nadyeina O, Şenkardeşler A, Printzen C (2017) Testing the correlation between norstictic acid content and species evolution in the Cetraria aculeata group in Europe. Lichenologist 49: 39-56.

Lutsak T, Fernández-Mendoza F, Greshake B, Dal Grande F, Ebersberger I, Ott S, Printzen C (2016) Characterisation of microsatellite loci in the bipolar lichen-forming fungus Cetraria aculeata (Parmeliaceae, Ascomycota). Applications in Plant Sciences 4(9): 1600047.

Lutsak T, Fernández-Mendoza F, Kirika P, Wondafrash M, Printzen C (2016) Mycobiont-photobiont interactions of the lichen Cetraria aculeata in high alpine regions of East Africa and South America. Symbiosis 68: 25-37.

Nadyeina O, Lutsak T, Blum O, Grakhov V, Scheidegger C (2013) Cetraria steppae Savicz is conspecific with Cetraria aculeata (Schreb.) Fr. according to morphology, secondary chemistry and ecology. The Lichenologist 45: 841-856.


Laufende Forschungsprojekte

 
  • Studien zur Artbildung und Artabgrenzung bei Flechten (Tetiana Lutsak, DAAD, und verschiedene Kooperationspartner) 
  • Systematik und Phylogenie der Flechtengattung Biatora im Nordpazifikraum
  • Lecanomics: Neue Wege zur Erkennung und Abgrenzung von Arten in einer allgegenwärtigen Gruppe von Flechten (Cristóbal Ivanovich, DFG Pr 567/ 19-1)
  • Ausbreitung und genetischer Austausch zwischen Flechtenpopulationen in Patagonien und der Antarktischen Halbinsel (unter Berücksichtigung anthropogener Einflüsse) (Elisa Lagostina, DFG Pr 567/ 18-1, 18-2)

https://die-welt-baut-ihr-museum.de