Cenococcum geophilum, Syn.: Cenococcum graniforme, ist ein Schlauchpilz aus der Klasse der Dothideomycetes. Er ist der einzige Vertreter der Gattung Cenococcum und zählt zu den Fungi imperfecti. Der Pilz bildet Ektomykorrhizen mit einer Vielzahl von Holzpflanzen und ist in fast allen Bodentypen und Klimazonen zu finden; in vielen Fällen schafft er die Voraussetzung zur Besiedlung von nährstoffarmen Ökosystemen durch Pioniere.
Cenococcum geophilum zählt zu den am weitesten verbreiteten Mykorrhizapilzen und geht mit einer großen Zahl von Bäumen eine Symbiose ein. Damit schafft er in vielen Fällen die Voraussetzung für die Besiedlung von Standorten durch die entsprechende Baumart. Er wurde zwar bereits 1800 von James Sowerby als Lycoperdon graniformis beschrieben, bis heute ist die genaue taxonomische Verortung der Art jedoch nicht vollständig geklärt.
Cenococcum geophilum verfügt als Vertreter der Fungi imperfecti nicht über Fruchtkörper. Der Pilz bildet lediglich ovale, etwa 1 mm lange Knäuel schwarzer, steifer Hyphen an den Wurzelspitzen, von wo sie in alle Richtungen verlaufen. Typisch für den Pilz sind die dunklen, kugelförmigen Sklerotia, die sich in der besiedelten Erde finden.[1]
Der Mantel der Mykorrhiza hat eine Dicke von vier bis sechs Zellen (27–35 µm). Die Zellen der äußersten Schicht verfügen über stark verdickte Zellwände, darunter liegende Zellen besitzen Wände von 0,1–0,15 µm Stärke. Das Mycel von Cenococcum geophilum weist keine Schnallen oder Septa (Trennwände zwischen den Hyphensegmenten) auf.[2]
Cenococcum geophilum formt bisweilen Ektomykorrhizen mit Pflanzen, deren bevorzugte Vergesellschaftung Endomykorrhizen ist, etwa mit dem Gemeinen Wacholder (Juniperus communis) und Pinus edulis. Insgesamt wurde Cenococcum an über 200 Arten aus 40 verschiedenen Gattungen festgestellt.[3]
Cenococcum geophilum stellt, wie das Artepitheton bereits andeutet (altgriechisch γῆ gē „Erde“ und φίλος philos „liebend, zugetan“), keine hohen Ansprüche an den Nährboden oder das Klima. Der Pilz kann Böden nahezu aller pH-Werte, Feuchtigkeitsgehalte und Klimazonen besiedeln. Damit erfüllt er eine wichtige Rolle als Pionier. Vor allem aride Gebiete können so von vergleichsweise anspruchsvollen Holzpflanzen besiedelt werden, zumal der Pilz sowohl in arktischem, gemäßigtem, als auch in subtropischem Klima wachsen kann.
Die Fortpflanzung findet nach derzeitigen Kenntnissen rein asexuell statt. Der Pilz pflanzt sich nicht über Sporen fort, sondern verbreitet sich offenbar nur über Teilung und den Transport von Sklerotia.[4]
Das genaue Verbreitungsgebiet von Cenococcum geophilum ist nur schwer zu ermitteln, wahrscheinlich ist jedoch, dass der Pilz, der ursprünglich auf der Nordhalbkugel beheimatet war, auch große Teile der gemäßigten Klimazonen südlich des Äquators besiedelt hat. Da Cenococcum geophilum an keine bestimmte Baumart gebunden ist, kann der Pilz im Grunde alle gemäßigten oder subalpinen Regionen der Welt besiedeln. Auf der Südhalbkugel wurde er wahrscheinlich durch Anpflanzungen von nordamerikanischen und europäischen Nutzbäumen in Plantagen heimisch, breitet sich aber offenbar aus und nimmt auch einheimische Pflanzen als Mykorrhizapartner an.[3]
Cenococcum geophilum wurde erstmals 1800 von James Sowerby in seinem Bildband Coloured Figures of English Fungi or Mushrooms unter dem Namen Lycoperdon graniformis beschrieben, jedoch nicht in gültiger Form. Elias Magnus Fries stellte die Art schließlich 1829 als Cenococcum geophilum in eine eigene Gattung.[5]
Über die Gattungsebene hinaus blieb die taxonomische Stellung jedoch lange Zeit unklar, was vor allem an der Abwesenheit von Fruchtkörpern lag, anhand derer die Verwandtschaft des Pilzes hätte bestimmt werden können. Daher wurde die bis vor kurzem Art keiner Familie oder Ordnung zugerechnet.[5][6] Vermutungen, dass es sich bei Cenococcum geophilum lediglich um die Anamorphe eines Trüffels aus der Gattung Elaphomyces handeln könnte, stellten sich Ende des 20. Jahrhunderts als unzutreffend heraus: Cenococcum galt innerhalb der Abteilung der Schlauchpilze (Ascomycota) als relativ isoliert stehend, wobei die größten Gemeinsamkeiten im Erbgut mit den Angehörigen der Loculoascomycetes, von denen allerdings keine Art Mykorrhiza bildet, gefunden wurden.[4] 2012 wurde die Art schließlich anhand ausführlicherer genetischer Untersuchungen in die Klasse der Dothideomycetes und hier in die Familie Gloniaceae gestellt, deren übrigen Vertreter saprob leben.[7] Die Gloniaceae, zunächst in der Ordnung Mytilinidiales bilden seit 2018 eine eigene Ordnung, die Gloniales.[8]
Anders als bei einer Art mit einem so großen Verbreitungsgebiet und so breitem Spektrum an Mykorrhizapartnern zu erwarten wäre, handelt es sich bei Cenococcum geophilum tatsächlich um eine einzige Art, deren genetische Variationen der ITS-Regionen der DNA äußerst gering sind. Dies ist, neben der asexuellen Fortpflanzung, wahrscheinlich darin begründet, dass die ITS-Regionen des Pilzes äußerst kurz sind und die Variabilität begrenzt ist.[9]
Cenococcum geophilum, Syn.: Cenococcum graniforme, ist ein Schlauchpilz aus der Klasse der Dothideomycetes. Er ist der einzige Vertreter der Gattung Cenococcum und zählt zu den Fungi imperfecti. Der Pilz bildet Ektomykorrhizen mit einer Vielzahl von Holzpflanzen und ist in fast allen Bodentypen und Klimazonen zu finden; in vielen Fällen schafft er die Voraussetzung zur Besiedlung von nährstoffarmen Ökosystemen durch Pioniere.
Cenococcum geophilum zählt zu den am weitesten verbreiteten Mykorrhizapilzen und geht mit einer großen Zahl von Bäumen eine Symbiose ein. Damit schafft er in vielen Fällen die Voraussetzung für die Besiedlung von Standorten durch die entsprechende Baumart. Er wurde zwar bereits 1800 von James Sowerby als Lycoperdon graniformis beschrieben, bis heute ist die genaue taxonomische Verortung der Art jedoch nicht vollständig geklärt.
Cenococcum geophilum Fr., synonym Cenococcum graniforme (Sow.) Ferd. and Winge, is an Ascomycete fungal species and is the only member in the genus Cenococcum. It is one of the most common ectomycorrhizal fungal species encountered in forest ecosystems. The geographic distribution of the species is notably cosmopolitan; it is found in ecosystems with a wide range of environmental conditions, and in many cases in high relative frequency.[1] Because of its wide distribution and abundance in forest soils, it is one of the most well-studied ectomycorrhizal fungal species. While the species has long been known to be sterile and not produce asexual or sexual spores, cryptic sexual stages may exist.[2] The hyphae produced by C. geophilum are characterized by their thick (1.5-8 um), straight and jet black appearance with little branching. They usually form monopodial (unbranched) ectomycorrhizas. The mantles of C. geophilum ectomycorrhizas are usually thick with few to many emanating hyphae.
Originally described in 1800 from its sclerotia by James Sowerby, the species was named Lycoperdon graniforme Sow. Later, Elias Fries introduced the genus Cenococcum and the sole species was called Cenococcum geophilum Fr. These names were later combined to form Cenococcum graniforme (Sow) Ferd. and Winge in the monographic study of the species by Ferdinandsen and Winge in 1925.[3] Hatch identified hyphae that formed ectomycorrhizas with “jet-black” mantles calling it Mycelium radicus-nigrostrigosum Hatch. Finally, Linhell linked the fungi forming the ectomycorrhizas to the fungus producing the sclerotia earlier described. The officially accepted name for the species is Cenococcum geophilum Fr.[4] Molecular analyses have revealed that C. geophilum is not closely related to other Ascomycete ectomycorrhizal fungi (mostly in the Pezizales) and is actually a member of the Dothideomycetes.[5] Cenococcum geophilum is the only known ectomycorrhizal member of the Dothideomycetes. Spatafora et al. (2012) placed C. geophilum in the Gloniaceae as a close relative to members of the Genus Glonium.[2]
It is not unusual to find Cenococcum geophilum mycelium and ectomycorrhizas in high relative frequency in soil where ectomycorrhizal tree hosts are present. Unlike many ectomycorrhizal fungi, Cenococcum geophilum readily colonizes the fine roots of most ectomycorrhizal hosts. It may be found in all forest successional stages.[6] Unlike most ectomycorrhizal fungal species, Cenococcum geophilum appears to have no distinct vertical distribution in the organic horizons of soil [7] though it appears to prefer organic horizons to mineral soil.[8][9] Cenococcum geophilum also appears to have an even horizontal spatial distribution pattern at the microscale [10] and site level.[11] This unusual distributional pattern may be the result of wide niche breadth of Cenococcum geophilum and/or genetic variation within the species.[6] A factor that may contribute to this wide niche breadth is the species ability to tolerate a wide range of stressors. Cenococcum geophilum isolates have been shown to tolerate freezing,[12] salinity,[13] and heavy metal[14] stressors, but is probably best known for its ability to tolerate water stress.[15][16][17] Hasselquist et al. (2005) found evidence that suggests that increased colonization of fine roots of Douglas fir seedlings by C. geophilum may alleviate water stress of the host plant during periods of low water availability.[18] Melanin biosynthesis, which is quite high in C. geophilum, gives its hyphae the “jet-black” appearance, and has been linked with stress tolerance in fungi.[19] It may thus be a key functional trait reducing water stress in C. geophilum.[20] Other potential traits that C. geophilum may employ for water stress tolerance include the production and accumulation of compatible osmolytes[21][22] and the production of heat shock proteins.[23] Nitrogen fertilization appears to have negative effects on the abundance of C. geophilum,[24] which may be the result of host trees allocating less carbon to ectomycorrhizal symbiosis when nitrogen in the soil becomes non-limiting to the plant growth.
Along with other species of ectomycorrhizal fungi, C. geophilum produces extracellular enzymes that are able to hydrolyze substrates found in the soil to access and acquire nutrients important to itself and its host plant. The ectomycorrhizas of C. geophilum have been shown to hydrolyze 14C labeled substrate common in plant litters, including hemicellulose and cellulose.[25] Cenococcum geophilum ectomycorrhizas have also been shown to produce high levels of laccase, glucoronidase, and xylodase and phosphatase enzymes.[26]
In the light of climate change there is growing interest in understanding carbon sequestration in mycorrhizal fungal tissues. There is considerable evidence suggesting that C. geophilum mycelium, ectomycorrhizas and sclerotia are highly resistant to decay and have potential to sequester a great deal of carbon in their tissues. Fernandez et al. (2013) found that C. geophilum ectomycorrhizas persisted considerably longer in the soil than those of other ectomycorrhizal fungi.[27] This resistance to decay is likely related to the heavy melanization of the cell wall found in C. geophilum hyphae which cannot be degraded with hydrolyzing enzymes and requires the implementation of oxidative enzymes, much like lignin in plant litters.[28] Cenococcum geophilum produces resting structures called sclerotia. These structures have been found to remain viable in the soil for years. Remarkably, these structures are known to persist relatively undecomposed in the soil for thousands of years.[29]
Once regarded as a single species, observed variation in morphology, growth rates and response to growth conditions among C. geophilum isolates led researchers to speculate on possibility of cryptic speciation. Advances in molecular techniques have allowed researchers to test this hypothesis by examining the genetic variation in C. geophilum strains at various spatial scales. LoBuglio et al. 1991 examined the degree of variation in the ribosomal DNA across 71 isolates of C. geophilum of varying geographic origin (distinct to similar) and found a great deal of genetic variation across the isolates.[30] A high degree of genetic variation of C. geophilum has been repeatedly observed at the stand level.[31][32] Douhan & Rizzo (2005) found phylogenetically distinct lineages of C. geophilum at the scale of the soil sample supporting the hypothesis that there is cryptic sympatric speciation occurring in C. geophilum.[33]
Cenococcum geophilum Fr., synonym Cenococcum graniforme (Sow.) Ferd. and Winge, is an Ascomycete fungal species and is the only member in the genus Cenococcum. It is one of the most common ectomycorrhizal fungal species encountered in forest ecosystems. The geographic distribution of the species is notably cosmopolitan; it is found in ecosystems with a wide range of environmental conditions, and in many cases in high relative frequency. Because of its wide distribution and abundance in forest soils, it is one of the most well-studied ectomycorrhizal fungal species. While the species has long been known to be sterile and not produce asexual or sexual spores, cryptic sexual stages may exist. The hyphae produced by C. geophilum are characterized by their thick (1.5-8 um), straight and jet black appearance with little branching. They usually form monopodial (unbranched) ectomycorrhizas. The mantles of C. geophilum ectomycorrhizas are usually thick with few to many emanating hyphae.
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