Koji-Schimmelpilz —Aspergillus oryzae

Aspergillus oryzae ist ein filamentöser Pilz, der ein Myzelnetzwerk aus septierten, verzweigten Hyphen bildet, die typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 12 μm aufweisen. Auf festen Nährmedien entwickeln die Kolonien eine samtige Textur, die durch das dichte Luftmyzel und die Konidienköpfchen entsteht. Die Färbung frischer Kolonien erscheint durch die Konidien gelb-grün und dunkelt im Alter zu Grün- oder Brauntönen nach. Ein charakteristisches Bestimmungsmerkmal sind die 2 bis 3 mm langen Konidiophore, die direkt aus dem Substrat emporwachsen. Diese Stiele sind rau wandig, farblos und enden in einem geschwollenen Vesikel mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 200 μm. Das Vesikel trägt eine einzelne Schicht von Phialiden (uniseriate Anordnung), was ein wichtiges diagnostisches Merkmal darstellt. Die flaschenförmigen Phialiden messen 6–10 × 2–3,5 μm und produzieren lange Ketten von asexuellen Sporen. Diese Konidien sind kugelig bis subglobos, haben einen Durchmesser von 5 bis 8 μm und besitzen eine raue Oberfläche, die jedoch glatter ist als bei verwandten Arten. Ein einzelner Konidiophor kann über 10.000 Konidien generieren, was eine effiziente Verbreitung ermöglicht. Morphologisch ähnelt Aspergillus oryzae stark dem Wildtyp Aspergillus flavus, von dem er sich genetisch zu 99,5 % gleicht.1 Im Gegensatz zu A. flavus produziert A. oryzae jedoch keine Aflatoxine und weist eine geringere genetische Variabilität auf. Die Unterscheidung zu Aspergillus sojae erfolgt unter anderem durch dessen Abstammung von Aspergillus parasiticus sowie dessen spezifische Anpassung an Soja-Fermentationen.1 Eine sexuelle Reproduktionsform (Teleomorphe) wurde bei A. oryzae bisher nicht beobachtet, weshalb die Bestimmung primär über die asexuellen Strukturen erfolgt.1

Aspergillus oryzae ist ein filamentöser Pilz der Klasse Eurotiomycetes, der taxonomisch der Sektion Flavi zugeordnet wird und als domestizierte Form des wildlebenden Aspergillus flavus gilt. Im Gegensatz zu seinem wilden Vorfahren hat die Art durch eine vermutlich jahrtausendelange menschliche Selektion die Fähigkeit zur Aflatoxin-Produktion vollständig verloren. Der Organismus bildet ein vielzelliges Myzel aus septierten, verzweigten Hyphen, die typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 12 μm erreichen. Eine anatomische Besonderheit ist das stark polarisierte Wachstum an den Hyphenspitzen, welches durch Organellen wie den Spitzenkörper gesteuert wird. Diese zelluläre Anpassung ermöglicht eine effiziente Nährstoffaufnahme und eine außergewöhnlich hohe Sekretionsleistung von hydrolytischen Enzymen wie α-amylase auf festen Substraten.2 Der Lebenszyklus von A. oryzae ist primär asexuell geprägt und beginnt mit der Keimung ruhender Konidien, die bei Kontakt mit Wasser und Nährstoffen Keimschläuche ausbilden. Zur Reproduktion entwickelt der Pilz charakteristische, 2 bis 3 mm lange Konidiophore, die senkrecht aus dem Substrat ragen. Diese Träger enden in einem geschwollenen Vesikel, das radiär angeordnete Phialiden trägt, welche lange Ketten von kugelförmigen Sporen abschnüren. Obwohl keine sexuelle Hauptfruchtform (Teleomorphe) bekannt ist, weist das Genom funktionelle Mating-Type-Gene (MAT) auf, was auf ein theoretisches Potenzial zur genetischen Rekombination hindeutet. Im natürlichen Lebensraum, vorwiegend in tropischen und subtropischen Böden sowie auf verrottendem Pflanzenmaterial in Ostasien, fungiert der Pilz als saprophytischer Zersetzer. In Kultur erscheinen die Kolonien zunächst samtig mit einer charakteristischen gelb-grünen Färbung, die mit zunehmendem Alter der Sporen ins Bräunliche übergeht. Das Temperaturoptimum für das Wachstum liegt zwischen 32 und 36 °C, wobei der Pilz Temperaturen bis maximal 44 °C toleriert.2 Genetisch unterscheidet sich A. oryzae von A. flavus durch eine etwa 99,5-prozentige Übereinstimmung, jedoch fehlen ihm durch Deletionen funktionale Gencluster für die Toxinbiosynthese.2 Im Vergleich zum verwandten Aspergillus sojae, der auf Sojabohnen spezialisiert ist, zeigt A. oryzae eine historische Anpassung an stärkehaltige Reissubstrate.2 Neben seiner Rolle als Zersetzer weisen bestimmte Stämme auch entomopathogene Eigenschaften auf und können Larven von Reisschädlingen infizieren, was eine ökologische Nische jenseits der Fermentation andeutet.5

Der wissenschaftliche Name der Art lautet Aspergillus oryzae (Ahlb.) Cohn, wobei die Erstbeschreibung im Jahr 1876 durch H. Ahlburg unter dem Basionym Eurotium oryzae erfolgte. Aufgrund der fehlenden geschlechtlichen Fortpflanzung ordnete F.J. Cohn den Pilz 1884 der Gattung Aspergillus zu. Das Art-Epitheton oryzae leitet sich vom wissenschaftlichen Namen für Reis (Oryza sativa) ab und verweist auf das historische Substrat in der asiatischen Lebensmittelproduktion.1 Taxonomisch wird der Pilz in die Familie Aspergillaceae und dort spezifisch in die Sektion Flavi gestellt.12 Genetische Untersuchungen klassifizieren Aspergillus oryzae als eine domestizierte Linie des Wildtyps Aspergillus flavus, mit dem er eine Genomähnlichkeit von etwa 99,5 % aufweist.2 Im Gegensatz zu seinen wilden Verwandten hat er durch menschliche Selektion die Fähigkeit zur Aflatoxin-Produktion verloren.1 Im Deutschen wird die Gattung trivial als Gießkannenschimmel bezeichnet.2 International ist die Bezeichnung 'koji mold' verbreitet, während der Pilz in Japan im Jahr 2006 offiziell zum 'Koku-kin' (Nationaler Mikroorganismus) ernannt wurde.1