Mitschrift Pilze Einf Sys Mikros 2016 PDF

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Mitschrift PILZE Dienstag, 12. April 2016

20:22

Lernziele: • Sie wissen was Pilze sind, und kennen die Eigenschaften, mit denen sich Pilze von anderen Organismengruppen, insbesondere von pilzartigen Protisten unterscheiden • Sie kennen die wichtigsten Pilzphyla und ihre diagnostischen Merkmale • Sie kennen die wichtigsten pilzlichen Lebensformen, und Lebenszyklen, Verbreitungsformen und ökologischen Funktionen von Pilzen anhand ausgewählter Beispiele

Pilze: • Teliomorph + Anamorph = Holomorph  Anamorph = Asexuell | Teliomorph = Sexuell (Und bestimmender Name!)  Diese holomorphe Sporenstrategie sorgte nun für Verwirrung in der Systematik und somit gibt es zwei Namen für die Anamorphen und die Teliomorphen Sporen. Somit gibt es zwei Namen für den gleichen Pilz.  Bei der Benennung hat die sexuelle Form aber die Priorität - aber man versucht die Anamorphen Formen zu erhalten! TELIOMORPH HAT VORRANG

• Aufbau:  Hyphen:  Hyphen wachsen nur an der Hyphenspitze  Zellwand an der Hyphenspitze ist sehr dünn, hinten immer dicker und somit dicht  Vesikel aus der Hyphenspitze verwachsen mit der Plasmamembran des Wirts und darin befinden sich Abbauenzyme  Die abgebauten Stoffe werden danach wieder über die Hyphe in den Pilz aufgenommen  Omycota, Glomeromycota, Mykocota??? Zygomycetes = Unseptierte Hyphen/Coenozytisch  Ascomycota und Basidiomycota = Septierte Hyphen (alle höheren Pilze)  Zellkerne:  Homokaryon (Monokaryotisch) = 1 Zellkern  Heterokaryon (Dikaryon) = 2 Zellkerne

• Arten:  Ascomycota: (Schlauchpilze)  Apothecium □ Fruchtschicht mit Ascus (Schläuchen) (mit 4/8/16 Ascosporen)

 Ascospore ist haploid, durch sexuelle Rekombination entstanden  Ascosporen infizieren dann den Wirt und bilden einen haploiden Typ mit unterschiedlichen Kariotypen (unterschiedliche Kerne) und können Konidien ausbilden  Schleudern Sporen nach oben!  Thallus myzelartig aus septierten monokaryotischen Hyphen  Basidiomycota  Basidien als Fortplfanzungsorgan  Thallus myzelartig aus septierten, dikaryotischen Hyphen □ Erhaltung des dykaryotischen Zustands durch Schnallenbildung

• Einteilung: ○ Echte Pilze: (Eumycota - Reich Fungi)      

Zellwand ist immer aus Chitin oder Chitosan Wenn Zoospore, dann mit einer Geißel oder mehr als zwei (Mit Flagella) Haploider Organismus Cytoplasmamembran mit Ergosterol Zellwandprotein: Proline Ungestackte Golgi-Cisternen

○ Falsche Pilze: (Oomycota - Reich Chromista)      

Zellwand ist aus Cellulose Wenn Zoospore, dann mit zwei Geißeln (Mit Flagella) Diploider Organismus Cytoplasmamembran mit Cholesterol/Demosterol Zellwandprotein: Hydroxyproline Gestackte Golgi-Zisternen

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Funktionelle Gruppen:

Baumkiller • Eschensterben - Chalara dieback of ashes Hymenoscyphus fraxineus (Falsches weißes Stengelbecherchen) [Art] Helotiales [Ordnung] Sordariomycetes [Klasse] Pezizomycotina [Unterabteilung] Ascomycota (Schlauchpilz) [Abteilung] • Dikarya [Subregnum] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaft:  Echter Pilz  Ascomycot  Teliomorphe und Anamorphe Fortpflanzung □ Apothecien

○ Symptome:  Absterben der Triebe  Verfärbte Läsionen und Nekrosen  Kronenschäden und Welke  Verfärbung des Holzes ○ Verbreitung:  Teleomorph - Sexuell (jährlich) - Hymenscyphus fraxineus [Ascosporen landen auf Blattoberfläche und bilden Keimschlauch, welche das Blatt sehr schnell abtöten.]

□ Ascospore keimt zu haploide Hyphe (Keimschlauch)  [Haploide Hyphen wachsen in den Stamm und töten den Baum ab - totes fällt im Herbst zu Boden.]

□ Bei Auftreffen von zwei kompatiblen haploiden Hyphen bilden diese die die Sexualorgane aus  Sexualorgane/Gametangien -> Ascogon [W] und Antheridium [M]

□ Ascogon bildet eine Trichogyne aus, welche ans Antheridium andockt und und es kommt zur Plasmogamie  (Verschmelzung der Zellplasmen aber exkl. Zellkerne)  Die Antheridien-Zellkerne wandern nun zu den Ascogon-Zellkerne ins Ascogon

□ Die Dikaryophase beginnt und durch Mitose (1.) entstehen diknukleat/ascogene Hyhen  Kernpaare teilen sich wiederholt synchron und vermehren das genetische Material.

□ Aus diesem befruchteten Ascogonium wachsen nun unzählige dinukleate/ascogene Hyphen  Ernährt werden die ascogenen Hyphen von gewöhnlichen mononukleate/sterile Hyphen  [Im Sommer darauf werden die Fruchkörper ( Apothecien) ausgebildet.]

□ An der Spitze der ascogenen Hyphen kommt es nun zur Karyogamie -> es entstehen die Asci

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 Asci (ascogene U-Hyphen) + Paraphyse (sterile Hyphen) = Hymenium (Fruchtkörper)

□ Asci bildet Ascosporen durch Meiose und anschließender Mitose (2.)  Anamorph - Asexuell (ständig) - Chalara fraxinea □ Kontinuierliche Bildung von vegetative Sporen (Konidien) zur ständigen Verbreitung  Bildung durch Zergliederung von Hyphen oder Sprossung.

○ Problem:  Hohe Anzahl an Sporen über lange Zeiträumen -> hoher Infektionsdruck  Pilz wächst im Holzgewebe -> Schutz vor äußerer Behandlung  Kronenschäden, Welke und Verfärbungen ○ Bekämpfung:  Ausbreitung der Sporen reduzieren (ziemliche unmöglich)  Resistente Eschen züchten

• Ulmensterben - Dutch Elm Disease Ophistoma novo-ulmi [Art] Ophiostomatales [Ordnung] Sordariomycetes [Klasse] Pezizomycotina [Unterabteilung] Ascomycota (Schlauchpilz) [Abteilung] • Dikarya [Subregnum] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaft:  Echter Pilz  Ascomycot  Teleomorphe und 2 Anamorphe Fortpflanzungen □ Perithecien

○ Verbreitung:  Teleomorph: Ulmensplintkäfer (Borkenkäfer) - Übertragungsvektor - Ophiostoma novo-ulmi □ Symbiose aus Pilz und Ulmensplintkäfer □ Ulmensplintkäfer gräbt Tunnel in den Baum und überträgt dabei die Sporen bewusst auf den Baum per Mykangien  Externe Mykangien: Kleine Behälter am Körper zur Aufbewahrung  Interne Mykangien: Pilz wird in hefeform in den Mandibeln mitgetragen  Holzfressende Tiere brauchen Pilze als Symbionten zur Holzabbauung

□ Der Käfer legt Larven in die Gänge  Pilz bildet Peritecien in den Gängen und verbreitet sich auch per Hyphen im Leitgewebe des Baumes  Die Larven ernähren sich hauptsächlich vom Pilz (welcher den Baum abbaut)

□ Larven verpuppen sich und fliegen gemeinsam mit dem Pilzsporen aus □ Diese infizieren dann wieder nicht infizierte vitale Eschentriebe  Da sie den Saft zur Geschlechtsreifung brauchen

□ Danach legen sie wieder die Eier ab  Anamorph: Hefeartige Sprossung - Hefe - Pesotum ulmi □ Der Pilz beginnt im Baum hefeartige zu Sprossen, dadurch werden die einzelnen Zellen über die Leitgefäße im gesamten Baum verbreitet und die Leitgefäße werden verstopft  Anamorph: Wurzelkontakte - Konidien - Pesotum ulmi ○ Problem:  Pilz wird durch einen tierischen Vektor, den Ulmensplintkäfer, sehr effektiv übertragen □ Pilz = Hauptnahrungsquelle für Larven □ Symbioten werden durch Käfer mittels Mykangien verbreitet (keine zufällige Assoziation) □ Käfer muss an frischen Trieben nicht infizierter Ulmen saugen

 Der Pilz wächst in den Leitgefäßen in Hefeform  Fähnchen und Wasserreise als erste Symptome  Dunkle Gefäßverfärbung des Holzes  Der Baum stirbt an Wassermangel ○ Bekämpfung  Keine  Resistente Ulmen züchten

• Hallimasch-Infektion - Amillaria Root Rot Disease Armillaria mellea [Art] Agaricales [Ordnung] Agariomycetes [Klasse] Basidiomycota [Abteilung] Dikarya [Subregnum] Fungi [Regnum] ○ Eigenschaft:  Blätterpilz  Sehr Wirtspezifisch  Hauptlebensform ist Dikaryotisch  Dikaryon kann jahrundertelang leben  Diese können sehr lange im Boden überleben, deswegen Pilzsammeln möglich, immer an den gleichen Orten!

○ Problem:  Sexuelle Verbreitung: □ Basidiospore keimt und bildet 1 prim. Mycel (monokaryon - homokaryon - haploid)  In jeder Zelle befindet sich ein Kern = Monokaryon

□ Wenn sich 2 Monokaryonten berühren kommt es zur Somatogamie und es bildet sich das sek. Mycel (dikaryon - heterokaryon - haploid)  Dikaryon = Zelle, welche Kerne beider Elternstämme nebeneinander trägt

□ Zu Aufrechterhaltung der dikaryotie entstehen Schnallen und die Kerne Teilen sich und flutschen durch die Schnalle  (Schnallenmycel)

□ Dieses Dikaryon ist in der Lage ein Hymenien zu bilden

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 Hymenium = Basidien + Cystiden/Trama (Haploide Zellen, welche die Basidien versorgen)

□ In den Basidien geschieht die Karyogamie (Kernverschmelzung) mit anschließender Meiose (2 Kerne) des diploiden Kerns (4 Basidiosporen)  Auf der Basidie befinden sich 4 Sterigma mit 4 Basidiosporen, welche per Apiculus daran befestigt sind!

 Vegetative Verbreitung: □ Konidienbilder!  Ablauf: □ Sporen keimen auf Stock und bilden Rhizomorphe  An der Sammbasis befinden sich nun Myzelmatte und schnurartige Rhizomorphe

□ Bodenrhizomorphe infizieren einen Baum im Wurzelbereich und infizieren diesen □ Zuerst wächst er auf dem Baum rauf und wächst dann nach innen  Konkurrenzkampf ist üblich - Demarkationslinien werden gebildet

□ Rindenrhizomorphe wachsen dem Baum hoch und bilden an der Außenseite Fruchtkörper (Hymenien) aus □ Diese bilden Sporen und die beginnen von neuen auf den Boden zu fallen zu zu keimen  Sporen können nur abgeschleudet werden wenn es feucht ist -> Tröpfchenmechanismus (Bullersche-Tröpfchen) □ Durch Trigger bilden sie Fruchtkörper (Schwammerl - Dikaryotisch)  Erst oben in den Basidie/Lamellen kommt es zur Karyogamie

○ Infektion:  Fruchtkörper kommt direkt aus dem Stamm heraus und bildet Sporen  Sporen keimen und wachsen durch den Boden von Baum zu Baum  Sobald eine Wurzel infiziert ist wächst der Pilz nach oben und beginnt nach innen zu wachsen  Dadurch kommt es zum Wurzelabsterben ○ Problem:  Infektion erfolgt über Sporen und Rhizomorphen (sehr schnelle Besiedelung von Monokulturen)  Er wird auch gelagert bzw. beregnetes Holz befallen ○ Bekämpfung:  Möglichst gemischte Bestände  Behutsame Bewirtschaftung -> Wurzelverletzung vermeiden  Naturverjüngung an befallenen Flächen  Holz rasch entrinden und kühl lagern

• Hypocrea Hypocrea [Gattung] Hypocreales [Ordnung] Sordariomycetes [Klasse] Pezizomycotina [Unterabteilung] Ascomycota (Schlauchpilz) [Abteilung] • Dikarya [Subregnum] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaft:  Echter Pilz  Ascomycota  Anamorph = Trichoderma  Mykoparasit mit großen Potential als Biokontrollorganismus (Verringern Bestände/Ernte drastisch)

• Braunfäule der Erle - Brown rot Phytophtora alni [Art] Peronosporales [Ordnung] Oomycetes [Klasse] Stramenopila/Heterokonta [Abteilung] Chromalveolata [Regnum] ○ Eigenschaft:  Falscher Pilz/pilzartig (Oomycota)  Sowohl wirtspezifisch bei Erlen (Art: P. alni) als auch nicht wirtsspezifisch (Art: Phytophthora cinnamomi)  Chlamydosporen - Dauerstadium  Zoosporen - Verbreitungsstadium ○ Krankheitszyklus:  Dikonte Zoosporen schwimmen im Wassermilleu zur Pflanzenwurzel □ Werde durch chemische Signale der Pflanze angelockt (Daidzein und Genistein) □ Dort werfen sie die Geißeln ab und infizieren das Kabium (Und angrenzendes Phloem und Xylem)

 Hypen wachsen durch die Pflanzen und es werden Sporangien, Oosporen und Chlamydosporen gebildet: □ Sporangien - asexuelle Verbreitung: Sporangien entlassen direkt wieder Zoosporen □ Chlamydosporen - asexuelles Dauerstadium: Zur Überdauerung mit verdickter Zellwand □ Oosporen - sexuelle Verbreitung: Gebildet von Antheridium (M) und Oogonium (W) -> Bilden Sporangien -> Zoosporen

 Die meiste Zeit sind die Biotroph und sie leben in den Pflanzen ohne diese zu beschädigen □ Nach einiger Zeit werden sie jedoch Nectotroph und zersetzen die Pflanze  Die Pflanze stirbt dann aufgrund der Folgereaktionen innerhalb von 2 - 3 Wochen

○ Infektionswege:  Wurzelinfketion  Verletzungen an der Rinde  Blattinfektion ○ Problem:  Pilzähnliche Protist kann sich im Wasser mittels Zoosporen schnell und weit verbreiten  Lange Überdauerung im Boden  Verschleppung mit Erdpartikeln  Verbreitung auch mittels Wind oder Vektoren

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 Befallenes Gewebe wird braun und stirbt ab □ Produzieren Nekrose Induzierende Toxine (NLP)

○ Bekämpfung:  Kranke Erlen entfernen  Resistente Erlen  Biologische Bekämpfung mit pizlischen Anatgonisten  Hygienemaßnahmen  Baumschulmaterial überprüfen

• Zusammenfassung: ○ Es gibt zwei Regnum: Fungi und pilzartige Oragnismen die zu den Oomyceten im Regnunm der Chromalveolata gehören ○ Wir kennen nun Vertreter der Asco- und Basidiomycota mit verschiedene Verbreitungsstrategien ○ Pilze wachsen in Form von Hyphen oder hefaertig.  An den Hypenspitzen scheiden sie Enzyme aus nehmen Abbauprodukte auf

○ ○ ○ ○

Pilze können pleomorph sein, also verschiedenen Sporenformen bilden. Die sexuelle Vermehrung erfolgt über typische Meisporangien (Oogon, Zygoten, Asci, Basidien). Die vegetative Verbreitung erfolgt in Form von Konidien, Chlamydosporen, Hyphenfragmenten. Die Hauptlebensform vieler Pilze befindet sich im Substrat (Wirt).

Wir verhungern… • Puccinia graminis - Gelbborst (Untergattung 99 (Ug99)) Puccinia graminis [Art] Pucciniales (Rostpilze) [Ordnung] Pucciniomycetes [Klasse] Basidiomycota [Abteilung] Dikarya [Subregnum] Fungi [Regnum] ○ Eigenschaften:  Sporenlager immer rostartig  Mutation Ug99 ist viel pathogener  Hochspefizisch, befallen nur Getreide  Basidiomycota  Wirtswechsel (von Getreibe zu Berberitze)  Obligat biotrophe Pilze □ Bringen Pflanzen nicht um, reduzieren nur die Photosynthese

○ Verbreitung:  Berberitze wird von Basidiosporen infiziert  Es werden Aecidien-Lager gebildet -> Acediensporen freigeben und Getreide infizieren (heterokaryoitsch (n))  Aecidiensporen befallen Getreide (Gramineous) und bilden dort Uredolager -> Uredosporen -> infizieren Weizen (heterokaryotisch (n))  Am Ende des Sommers: Uredinium-Lager -> Telium-Lager [Telium-Lager bestimmen wer der Hauptwirt ist!] □ Telium-Lager -> dikaryotische Teliosporen | Kariogamie | Sprossung -> Promycelium -> Basidien | Meiose | -> Basidiosporen

 Basidiosporen keimen auf alternativen Host (Berberitze) -> Sexualorgane (Ascogon (W) und Antheridium (M)) □ Plasmogamie -> Aecidienlager | Dikaryotisierung -> Aecium -> Meiose | Aecidiospore

○ Infektion:  Sehr leicht mit Wind übertragbar  Uredosporen dienen der Verbreitung □ Long distance spore dispersal (>500 km) □ Kaskadenartige Verbreitung im Getreidebestand

○ Problem:  Ernährung der Weltbevölkerung hängt von einer Hand von Pflanzen ab □ Die Nummer 2 nach Reis bei Ernährung ist Getreide und genau diese werden von Gelbrost angegriffen

 90 % aller Getreiderassen werden von 7 neue Rassen Ug99 von Puccinia gramnis tricic befallen □ Pilz verändert sich dauernd!

 Zwischenwirte sind normalerweise wichtig für die Verbreitung (Wirtswechsel!) ○ Bekämpfungsmöglichkeiten:  Ug99 resistente Getreiderassen

• Claviceps purpurea - Mutterkorn Claviceps purpurea [Gattung] Hypocreales [Ordnung] Sordariomycetes [Klasse] Pezizomycotina [Unterabteilung] Ascomycota (Schlauchpilz) [Abteilung] • Dikarya [Subregnum] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaften:  Verursacht Ergotismus/Johannesfieber (Gliedmaßen sterben ab) □ Aufgrund der Alkaloide im Mutterkorn (Mutterkornalkaloide)

 Bilden Sklerotien (Mutterkorn) zur Überdauerung □ Mycelien verdicken sich ganz stark

 Ascomycota - Perithecien □ Fadenförmige Ascosporen

○ Verbreitung:  Überdauerungsstadium (Sklerotien) treiben bei passenden Bedingungen wieder aus □ Und bilden einen Sammelfruchtkörper mit Gametangien darin □ In diesem Sammelfruchtkörper werden Perithecien gebildet in welchen durch Meiose und Mitose 8 Fadenförmige Sporen sind, welch e sich dann noch weiter in Konidien unterteilen

○ Problem:

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 Ein Teil der Getreidekörner beinhaltet toxische Alkaloide  Vor allem ein Problem wenn biologisches Futtermittel selbst angebaut wird ○ Problem:  Moderne Getreide-Reinigungsverfahren (Aussortieren)

• Sclerotina sclerotiorum - White mold Sclerotina sclerotiorum [Gattung] Hypocreales [Ordnung] Sordariomycetes [Klasse] Pezizomycotina [Unterabteilung] Ascomycota (Schlauchpilz) [Abteilung] • Dikarya [Subregnum] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaften:  Sklerotienkrankheit der Soja (White mold)  Ascomycot - Apothecien ○ Zyklus Frühling  Sklerotien | keimen | Apothecien -> Ascosporen □ Ascosporen werden durch Vektoren oder Wind auf Blüten gebracht | keimen | □ Blüten werden überwuchert und fallen ab - dort wo sie hinfallen wuchern sie weiter  Innerhalb und außerhalb werden Sklerotien gebildet Winter  Sklerotien überwintern im Boden und produzieren im Frühling/Sommer wieder Apothecien  In den Apothecien kommt es zur Karyogamie und Meiose und es entstehen Ascosporen ○ Problem:  Sklerotien überdauern im Boden sehr lange und bilden im Frühling schnell und reichlich Inokulum □ Inokulum: Sporen, welche dazu dienend die Pflanze zu infizieren

 Infizierte Pflanzen knicken um und bilden keine Frucht - dafür keine Toxinbildung!  Keine Wirtsspezifität  Verbreitung in der Pflanze ○ Bekämpfungsmöglichkeiten:  3jährige Rotation im Anbau  Biologische Bekämpfung mittels Mykoparasiten

• Pseudoperonospora cubensis - Falscher Mehltau Pseudoperonospora cubensis [Art] Peronosporales [Ordnung] Oomycetes [Klasse] Stramenopila/Heterokonta [Abteilung] Chromalveolata [Regnum] ○ Eigenschaften:  Falsches Mehltau der Gurke  Oomycet (Straminipila - Kein echter Pilz!) □ Unseptierte Hyphen (Septen nur vor reproduktiven Organen)

○ Zyklus:  Oosporen -> Zoosporen □ Infizieren Pflanze -> Durchwachsen die Pflanze  Bilden Antheridien und Archegonien -> Oogon | Meiose | -> Oosporen  Sporangien -> Zoosporen

• Zusammenfassung ○ Hauptnahrungsquelle der Menschheit besteht aus wenigen, zum Teil klonal verbreiten Pflanzenarten ○ Die riesigen Monokulturen dieser Pflanzen sind durch phytopathogene Pilze ernsthaft bedroht ○ Rostpilze haben zwar einen obligaten Wirtswechsel, können aber in Gebieten ohne diesen Wirt durch Long-Distance-Spore-Dispersal wieder eingetragen werden ○ Sklerotien sind Überdauerungstadien von Pilzen. Bei Hypocreales können Sklerotien toxische Alkaloide beinhalten. ○ Peronosporales haben schon große Hungerepidemien ausgelöst

Pilze in Mensch und Tier • Chytridiomycosa - Batrachochytrium dendrobatidis Batrachochytrium dendrobatidis [Gattung] Rhizophydiales [Ordnung] Chytridiomycetes [Klasse] Chytridiomycota [Abteilung] • Fungi [Regnum] ○ Eigenschaften:  Reptiliensterben! (Pfleilfroschfrösche)  Zoosporen - Aufbau: □ Zoosporen mit einer Schubgeißel □ Wenn sie keinen geeigneten Wirt finden, dann werfen sie die Geißel ab und sedimentieren am Grund des Teiches (Dauerstadium) E ndzystierte Zoosporen!

 Bereits in Tirol angelangt  Absolut unspezifisch, sie verbreiten sich sehr schnell ○ Zyklus:  Aus Sporangien entstehen Zoosporen aus Zoosporen entstehen wieder Sporangien  Zoosporen penetrieren die Haut des Amphibiums und bilden dort Sporangien, welche wieder Zoosporen bilden □ Die Amphibien sterben nach 2 Wochen, da der Pilz die wichtige Haut der Amphibien zerstört

○ Problem:

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 Pilz wird durch Vektoren, Wasser und Erdpartikel verbreitet (Chlamydosporen)  Hohe Pathogenität  Unspezifischer Befall von Amphibien  Schnelle Vermehrung und Verbreitung bei höheren Temperaturen ○ Bekämpfungsmöglichkeit:  Keine

• Mykosen: Zygomykoten - Jochpilze [Gattung] Mucorales [Ordnung] Mucoromycotina [Unterabteilung] ○ Fungi [Regnum]  Eigenschaften: □ Zygomycose - Mucoromycotina □ Pilz wächst in Form von Hyphen in Gewebe  Zu 90 % letal bei Immunschwäche

□ Keine septierten Hyphen (Zygomycet) □ Bilden Sporen in Sporangien (Hyphenköpfchen)  Lebenszyklus: □ Sporen keimen und bilden Mycel in Substrat (Schimm...