Screening und Identifizierung allelopathischer Substanzen aus Nährlösungen der Cyanobakterie Nodularia spumigena

Inhaltsangabe:Einleitung:
Von Cyanobakterien ist aus pharmakologischen Studien bekannt, dass sie Sekundärmetabolite mit algizider, fungizider sowie antibakterieller Wirkung bilden können. Mittlerweile sind über 330 Sekundärmetabolite aus unterschiedlichen Taxa isoliert worden, allerdings nur wenige mit bekannter ökologischer Funktion. Am Beispiel des gut untersuchten cyano-bakteriellen Toxins Microcystin aus Microcystis aeruginosa ist erkennbar, dass pharma-kologische Fragestellungen oft bevorzugt betrachtet werden. So ist der Mechanismus der Toxinwirkung auf höhere, warmblütige Vertebraten bis auf Zellebene aufgeklärt. Dagegen ist der ökologische Nutzen der Microcystine für die Cyanobakterien bis jetzt unbekannt.
Evolutionsbiologisch lässt sich die Toxizität gegen höhere Vertebraten nicht mit einem adaptiven Wert der Toxinbildung für M. aeruginosa erklären. Ein möglicher Grund für die bisherige Vernachlässigung ökologischer Untersuchungen ist, dass die zu untersuchenden Substanzen in der Regel nur in sehr geringen Mengen vorkommen. Dies stellt experimentell hohe Anforderungen an die Nachweisanalytik und gleichzeitig bedarf es einer hohen Biomasse des produzierenden Cyanobakteriums bei der gezielten Untersuchung der bioaktiven Komponente. Die meist komplexen Interaktionen im Freiland erschweren gleichzeitig die exakte Zuordnung der produktiven Spezies zu der detektierten biogenen Substanz.
Wertvolle Hinweise auf einen möglichen ökologischen Nutzen der Cyanobakterienmetabolite für ihre Produzenten ergaben sich aus der Untersuchung benthischer Cyanobakterien in photoautotrophen Biofilmen. Neben der Konkurrenz um abiotische Faktoren, wie z.B. Licht, spielt der Schutz vor Herbivorie eine wichtige Rolle. Für beides stellen biochemische Interaktionen eine geeignete Strategie für Cyanobakterien dar, um ihre Kon-kurrenzstärke zu erhöhen. Hierbei ermöglicht es der enge Kontakt zwischen benthischen Primärproduzenten wie Cyanobakterien und Algen in Biofilmen, dass biochemische Wechselwirkungen zwischen konkurrierenden Arten effizient sein können. Nach der Definition von MOLISCH (1937) werden solche Interaktionen als Allelopathie bezeichnet, eine biochemische Wechselwirkung sowohl intra- als auch inter-spezifischer Natur. Allelopathisch aktive Substanzen aus Cyanobakterien wirken bereits in geringen Konzentrationen gegen andere Cyanobakterienarten und Chlorophyceen, wobei das Angriffsziel häufig das Photosystem II ist.
Allelopathisch aktive Substanzen sind [...]