Fakten (kompakt)
- Das Genom von *Penicillium chrysogenum* umfasst etwa 32,19 Megabasen (Mb) und enthält rund 13.653 vorhergesagte offene Leserahmen. - In industriellen Stämmen wurden spezifische Gene der Penicillin-Biosynthese, namentlich *pcbAB*, *pcbC* und *penDE*, genetisch amplifiziert. - Auf zellulärer Ebene spielen die Peroxisomen eine entscheidende Rolle bei der Biosynthese von β-Lactam-Verbindungen. - Neben Penicillin produziert der Pilz Sorbicilloide, die antimykotische, zytotoxische und potenziell chemotherapeutische Eigenschaften aufweisen. - Durch den Einsatz von CRISPR/Cas9 wurden Stämme entwickelt, die Derivate wie Cephalosporine und Pravastatin herstellen können. - Die Art dient in der Wissenschaft als wichtiger Modellorganismus für die synthetische Biologie und das Metabolic Engineering. - Ökologisch ist der Pilz nicht nur im Boden aktiv, sondern lebt auch als Endophyt im Gewebe von Pflanzen. - Innerhalb der Gattung wird die Art taxonomisch der Sektion *Chrysogena* zugeordnet.[5] - Historisch wurden Varietäten wie *P. chrysogenum* var. *dipodomyis* und *P. chrysogenum* var. *fulvescens* unterschieden. - Mit Stand 2025 führen führende Datenbanken wie Index Fungorum und MycoBank den Namen *Penicillium chrysogenum* (Thom 1910) weiterhin als gültig. - Die phylogenetische Einordnung wird durch Genomanalysen von über 1.600 orthologen Genen gestützt.[5]
Der gültige wissenschaftliche Name der Art lautet *Penicillium chrysogenum*, wobei die Erstbeschreibung im Jahr 1910 durch den amerikanischen Mykologen Charles Thom erfolgte. Diese Beschreibung wurde im 'Bulletin of the U.S. Department of Agriculture' veröffentlicht und basierte auf Isolaten, die aus Käse in Connecticut gewonnen wurden. Das Art-Epitheton 'chrysogenum' leitet sich aus den griechischen Worten *chrysos* (Gold) und *gennao* (erzeugen) ab, was auf die charakteristischen goldgelben Pigmente oder Konidien des Pilzes verweist. Taxonomisch wird die Art heute in die Familie Aspergillaceae und dort spezifisch in die Sektion *Chrysogena* eingeordnet. Ein historisch relevantes Synonym ist *Penicillium notatum* (Westling 1911), unter dem insbesondere der von Alexander Fleming entdeckte Penicillin-Produzent bekannt wurde.[2] Im Jahr 2011 schlugen Samson et al. auf Basis von Multilocus-Sequenzanalysen (u. a. β-Tubulin) vor, diese ursprüngliche Penicillin-produzierende Linie als eigenständige Art *Penicillium rubens* abzutrennen.[2] Dennoch wird der Name *P. chrysogenum* in der wissenschaftlichen und industriellen Literatur weiterhin breit für den gesamten Artkomplex verwendet. Datenbanken wie Index Fungorum führen *Penicillium chrysogenum* Thom (1910) als akzeptierten Namen, der nomenklatorisch durch einen Neotypus stabilisiert ist. Im deutschen Sprachraum wird die übergeordnete Gattung *Penicillium* trivial als 'Pinselschimmel' bezeichnet.[2]
Kolonien von *Penicillium chrysogenum* zeigen auf Standardmedien wie Czapek-Hefeextrakt-Agar eine samtige bis pudrige Textur mit einer charakteristischen blaugrünen bis grünen Färbung. Das Wachstum erfolgt schnell, wobei die Kolonien nach sieben Tagen bei 25 °C einen Durchmesser von etwa 3–4 cm erreichen. Die Unterseite der Kolonie weist typischerweise eine Pigmentierung auf, die von farblos bis gelb oder rötlich-braun reicht.[2] Während Wildstämme häufiger intensive gelbe Pigmente produzieren, zeigen für die Penicillinproduktion optimierte Industriestämme oft eine reduzierte Färbung zur Effizienzsteigerung.[1] Das vegetative Myzel besteht aus hyalinen, septierten und verzweigten Hyphen mit einem Durchmesser von 2–4 μm, die ein dichtes Netzwerk bilden.[2] Die asexuelle Vermehrung erfolgt über aufrechte, glattwandige Konidiophoren, die typischerweise 200–300 μm lang sind und aus dem Myzel entspringen. Diese Strukturen enden in einem geschwollenen Vesikel, das Wirtel von Metulae trägt, an denen wiederum Gruppen von 3–5 flaschenförmigen Phialiden sitzen.[4] Aus den Phialiden werden in basipetaler Abfolge globose bis subglobose Konidien abgeschnürt, die lange, trockene und unverzweigte Ketten bilden. Die glattwandigen Sporen messen 2,5–4 μm im Durchmesser und erscheinen grünlich-blau.[2][4] Unter Stressbedingungen bilden einige Stämme Sklerotien als harte Überdauerungsorgane aus.[2] Ein sexueller Zyklus mit der Bildung von Kleistothecien und Ascosporen ist in der Natur selten, kann aber unter Laborbedingungen induziert werden.[1] Die Abgrenzung zum historisch als *Penicillium notatum* bekannten und heute als *Penicillium rubens* klassifizierten Penicillin-Produzenten ist morphologisch kaum möglich. Eine sichere Identifizierung innerhalb der Sektion *Chrysogena* erfordert daher molekulare Analysen von Markern wie β-Tubulin und ITS-Sequenzen, da die genetische Divergenz minimal ist.[2]
Penicillium chrysogenum nimmt eine ambivalente ökonomische Rolle ein, da er industriell als primärer Penicillin-Produzent genutzt wird, im Lebensmittel- und Wohnbereich jedoch als bedeutender Schädling auftritt. Als ubiquitärer Verderber befällt der Pilz verrottende Vegetation, Obst und Getreide sowie aufgrund seiner Salztoleranz auch gepökelte Fleischwaren und Käse.[2][1] In Innenräumen gilt er als einer der häufigsten Schimmelpilze und besiedelt bei Feuchtigkeitsschäden Materialien wie Tapeten, Gipskarton, Dämmstoffe und HVAC-Systeme.[1] Die gesundheitliche Relevanz resultiert aus der hohen Konzentration von Sporen in der Raumluft, die Allergien auslösen können, sowie der Produktion von Mykotoxinen wie Roquefortin C und PR-Toxin.[2][4] Typische Befallsanzeichen sind schnell wachsende, samtige Kolonien mit blau-grüner Färbung, die oft einen gelblichen Rand aufweisen.[2] Zur Früherkennung in Gebäuden eignen sich moderne Sensortechnologien, die spezifische mikrobielle flüchtige organische Verbindungen (MVOCs) wie 1-Octen-3-ol und 3-Octanon detektieren.[1] Präventive Maßnahmen basieren primär auf baulichen und hygienischen Strategien zur Feuchtigkeitskontrolle, da der Pilz auf eine hohe Wasseraktivität angewiesen ist.[2] Im Lebensmittelsektor kommen zur Dekontamination chemische Verfahren zum Einsatz, wobei quartäre Ammoniumverbindungen (QACs) effektiv gegen den Pilz wirken. Für empfindliche Materialien wie historische Dokumente oder Leder wurden biologische Bekämpfungsmethoden entwickelt, die auf Lipopeptiden des Bakteriums Bacillus subtilis basieren.[4] Trotz seines Schadpotenzials wird der Organismus in der Bioremediation eingesetzt, da er Schwermetalle wie Blei und Cadmium durch Biosorption binden kann.[1] Zudem zeigen gentechnisch veränderte Stämme die Fähigkeit, Kunststoffe wie Polyester-Polyurethan durch enzymatische Prozesse abzubauen.[2]
