Pilzmorphologie und Identifizierungsmethoden

Pilzmorphologie und Identifizierungsmethoden umfassen die strukturellen Merkmale und Labortechniken, die zur Erkennung von Pilzen und deren Zuordnung zu bekannten Taxa verwendet werden. Sie reichen von der klassischen Mikroskopie von Hyphen, Sporen und Fruchtkörpern über kulturbasierte Charakterisierung bis hin zu molekularen Methoden wie DNA-Barcoding und proteinbasierter Identifizierung mittels Massenspektrometrie.

Definition

Die Pilzidentifizierung ist die Zuordnung eines Isolats zu einem bekannten Taxon unter Verwendung einer Kombination aus morphologischen Merkmalen (mikroskopisch und makroskopisch), Kultureigenschaften und molekularen oder proteomischen Methoden, während die Pilzmorphologie die Untersuchung der strukturellen Merkmale ist, auf denen ein Großteil dieser Identifizierung beruht.

Scope

Dieses Thema behandelt die morphologischen Merkmale, die zur Beschreibung und Unterscheidung von Pilzen verwendet werden, sowie die wichtigsten Methoden, mit denen ein unbekanntes Isolat identifiziert wird. Es betrachtet die direkte Mikroskopie und Färbungen, die Kulturmorphologie, das DNA-Sequenz-Barcoding und die Matrix-unterstützte Laserdesorptions/Ionisations-Flugzeit-Massenspektrometrie (MALDI-TOF) als komplementäre Ansätze. Es handelt sich um eine Referenzübersicht der Methodik, nicht um ein diagnostisches Protokoll oder eine Behandlungsanleitung.

Core questions

• Welche morphologischen Strukturen werden zur mikroskopischen Identifizierung von Pilzen verwendet?
• Wie ergänzen sich kulturbasierte und Direktuntersuchungsmethoden?
• Was ist DNA-Barcoding und warum ist die ITS-Region der Standardmarker für Pilze?
• Wie identifiziert die MALDI-TOF-Massenspektrometrie Pilze und wie steht sie in Beziehung zu morphologischen und molekularen Methoden?

Key concepts

• Septierte versus coenocytische Hyphen
• Konidien, Sporangiosporen und andere Sporentypen
• Makroskopische Koloniemorphologie
• Direkte Mikroskopie und Färbungen (zum Beispiel KOH, Calcofluorweiß)
• Histopathologische Erkennung von Pilzen im Gewebe
• DNA-Barcoding und die ITS-Region
• MALDI-TOF-Massenspektrometrie
• Polyphasische Identifizierung

Mechanisms

Die morphologische Identifizierung liest diagnostische Strukturen ab: ob Hyphen regelmäßig septiert oder breit und coenocytisch sind, die Form und Anordnung der Sporen sowie die Form der Fruchtkörper und Kolonien. Direkte Mikroskopie und histopathologische Färbungen zeigen Pilzelemente in klinischem Material (Guarner & Brandt, 2011). Die molekulare Identifizierung vergleicht eine standardisierte DNA-Region, den internen transkribierten Spacer (ITS), mit Referenzdatenbanken, wodurch Pilze einen universellen Barcode erhalten (Schoch et al., 2012), der innerhalb der phylogenetischen Klassifikation des Königreichs interpretiert wird (Hibbett et al., 2007). Die MALDI-TOF-Massenspektrometrie identifiziert Pilze, indem sie ihre Proteinmassenspektren mit Referenzbibliotheken abgleicht, was eine schnelle Identifizierung ermöglicht, die Morphologie und Sequenzierung ergänzt (Clark et al., 2013). Die Kombination mehrerer Evidenzlinien wird als polyphasische Identifizierung bezeichnet.

Clinical relevance

Diese Methoden bilden das Rückgrat der diagnostischen Mykologie: Mikroskopie und Histopathologie erkennen Pilze in Proben (Guarner & Brandt, 2011), während molekulares Barcoding und Massenspektrometrie eine Identifizierung auf Speziesebene ermöglichen (Schoch et al., 2012; Clark et al., 2013). Dieser Eintrag beschreibt, wie die Identifizierung durchgeführt wird, und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Die hier referenzierten methodischen Standards sind das ITS-Barcoding als universeller molekularer Marker für Pilze (Schoch et al., 2012), die MALDI-TOF-Massenspektrometrie als Routine-Identifizierungsplattform (Clark et al., 2013) und die histopathologische Erkennung von Pilzelementen (Guarner & Brandt, 2011), interpretiert innerhalb der reichsweiten Klassifikation von Hibbett et al. (2007).

History

Während des größten Teils der Geschichte der Mykologie hing die Identifizierung von mikroskopischer und makroskopischer Morphologie sowie von Kulturen ab. Ab dem späten zwanzigsten Jahrhundert fügte die DNA-Sequenzierung eine objektive molekulare Dimension hinzu, die in der formellen Annahme der ITS-Region als universeller Pilz-Barcode gipfelte (Schoch et al., 2012). Parallel dazu verlagerte sich die MALDI-TOF-Massenspektrometrie von der Forschung in die klinische Routinemikrobiologie (Clark et al., 2013), so dass die zeitgenössische Identifizierung typischerweise Morphologie, Sequenzierung und Proteomik integriert.

Key figures

• Conrad Schoch
• Keith Seifert
• Jeannette Guarner
• Donna Wolk

Seminal works

• schoch-2012
• clark-2013
• hibbett-2007

Frequently asked questions

Warum wird die ITS-Region als Pilz-DNA-Barcode verwendet?

Ein großer multizentrischer Vergleich ergab, dass die interne transkribierte Spacer-Region (ITS) die beste Balance zwischen zuverlässiger Amplifikation und Auflösung auf Speziesebene im gesamten Pilzreich bot, was zu ihrer Annahme als universeller Pilz-Barcode führte.

Hat die molekulare Identifizierung die Morphologie ersetzt?

Nein. Morphologie, Kultur, DNA-Barcoding und Massenspektrometrie sind komplementär; viele Labore verwenden einen polyphasischen Ansatz und wählen die Kombination, die am besten zum Organismus und zum klinischen oder umweltbezogenen Kontext passt.