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Fruchtkörperentwicklung von Hutpilzen

Fruchtkörperentwicklung und Antagonisten-Abwehr bei Basidiomyceten-Hutpilzen (Projektgruppe “Genetik und Genomik der Pilze”, geleitet von PD Dr. Hennicke)

Pilze sind fast ubiquitäre Mikroorganismen, die ein großes Potential für verschiedenartigste Anwendungen in der Medizin, der Biotechnologie und der Lebensmittelproduktion bergen. Da sie kontinuierlich verschiedensten Gegenspielern ausgeliefert sind, haben fruchtkörperbildende Vertreter der Basidiomycota – Basidiomyceten-Hutpilze – chemische Abwehrmechanismen evolviert, die ihnen helfen ihre ökologische Fitness aufrecht zu erhalten. Unsere Gruppe nutzt Verfahrensweisen der funktionellen Genetik, (globale) Genexpressionsanalysen, und, in Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen, Ansätze der analytischen Chemie, um zu einem molekularen Verständnis von Fruchtung und Verteidigung gelangen. Neben der Bereicherung des Wissenstands der Grundlagenforschung, haben unsere Forschungsergebnisse auch das Potential den Ertrags- und die Produktqualität in der Produktion essbarer Speisepilze zu steigern, sowie auch das Potential das Spektrum an Wirkstoffen zu erweitern, die z.B. als Biopestizide in der biologischen Kontrolle von Schädlingen und Krankheitserregern zur Anwendung kommen können.

In diesem Kontext erstreckt sich unser Fokus vor allem auf den essbaren Edelzuchtspeisepilz Cyclocybe aegerita (syn. Agrocybe aegerita) als Modelsystem. Zudem setzen wir uns auch mit verschiedenen Pilzen aus seinem Verwandtschaftskreis auseinander. Cyclocybe aegerita ist einer der wenigen Pilze, bei dem das so genannte monokaryotische Fruchten im engeren Sinne vorkommt (Fruchten ohne Paarung). Außerdem verfügt dieser Pilz über ein interessantes Spektrum bioaktiver Inhaltsstoffe.

In Zusammenarbeit mit Kollegen auf unserem Forschungsgebiet sowie auch interdisziplinär mit Kollegen, die auf anderen Fachgebieten angesiedelt sind, kombinieren wir ein breites Spektrum klassischer Methoden der Mikrobiologie/Mykologie, sowie auch modernste Methoden der Genomik, Genexpressionsanalyse und Genetik. Dadurch ist es nicht nur gelungen das reguläre dikaryotische als auch das monokaryotische Fruchten im engeren Sinne bei C. aegerita histologisch zu charakterisieren, sowie kürzlich gleichwohl bei der verwandten parasitischen Art Cyclocybe parasitica aus dem pazifischen Raum. Gleichfalls haben wir die Genomsequenz und das Fruchtungstranskriptom von C. aegerita analysiert, und darüber hinaus einen Werkzeugsatz entwickelt, der es erlaubt Verfahrensweisen der funktionellen Genetik bei diesem Pilz anzuwenden. Parallel dazu haben wir, in Kooperation mit Kollegen, begonnen das biotechnologische Potential von C. aegerita zu erschließen, welcher sich als wertvolle Fundgrube neuartiger bioaktiver Substanzen erweisen könnte, mit vielfältigem Anwendungspotential in Medizin und Landwirtschaft. Weiterhin, haben wir es mittels einer durch morpho-physiologische Daten gestützten Multilokus-Phylogenie von Stämmen von verschiedenen Kontinenten geschafft, die Europäische Samthaube C. aegerita von einem neuen asiatischen Artenkomplex und weiteren verwandten Arten abzugrenzen. Zuletzt haben wir nun, zusammen mit Kollegen auf dem Feld der Pilzökologie, begonnen zu ergründen inwieweit Hutpilze sich Hutpilze den Herausforderungen durch Klimawandel oder menschengemachte Ökosystemveränderungen anpassen können, wenn sie unter zunehmend stressigen Bedingungen fruktifizieren.



Links

Patentanmeldung:
Hennicke, F., Künzler, M., Tayyrov, A., Lüthy, P.: Ageritin as bioinsecticide and methods of generating and using it. Patent application no. PCT/EP2019/086004, filed on December 18th 2019.

Mitglieder der Projektgruppe

PD Dr. Florian Hennicke – Gruppenleiter (eigene Stelle, DFG-Projekt HE 7849/3-1, Projektnummer 437330589)
Hannah Elders, B.Sc.

Ausgewählte Publikationen
  • Hennicke F*, Fleckenstein L, Bässler C, Krah FS*. 2023. Organic nitrogen supplementation increases vegetative and reproductive biomass in a versatile white rot fungus. Journal of Fungi 9:7 https://doi.org/10.3390/jof9010007. [*corresponding authors]
  • Nagy LG, Vonk PJ, Künzler M, Földi C, Virágh M, Ohm RA, Hennicke F, Bálint B, Csernetics Á, Hegedüs B et al. 2021. Lessons on fruiting body morphogenesis from genomes and transcriptomes of Agaricomycetes. bioRxiv 2021.12.09.471732.
  • Krah FS, Hess J, Hennicke F, Kar R, Bässler C. 2021. Transcriptional response of fungal fruit bodies to artificial sun exposure. Ecology and Evolution, 11:10538–10546. https://doi.org/10.1002/ece3.7862
  • Elders H, Hennicke F. 2021. The Pacific tree-parasitic fungus Cyclocybe parasitica exhibits monokaryotic fruiting, showing phenotypes known from bracket fungi and from Cyclocybe aegerita. Journal of Fungi 7:394.
  • Orban A, Weber A, Herzog R, Hennicke F*, Rühl M*. 2021. Transcriptome of different fruiting stages in the cultivated mushroom Cyclocybe aegerita suggests a complex regulation of fruiting and reveals enzymes putatively involved in fungal oxylipin biosynthesis BMC Genomics 22:324; doi: 10.1186/s12864-021-07648-5. [*corresponding authors]
  • Lee J, Shi YM, Grün P, Gube M, Feldbrügge M, Bode H, Hennicke F. 2020. Identification of Feldin, an Antifungal Polyyne from the Beefsteak Fungus Fistulina hepatica. Biomolecules 10:1502. doi: 10.3390/biom10111502.
  • Frings RA, Maciá-Vicente JG, Buße S, Čmoková A, Kellner H, Hofrichter M, Hennicke F. 2020. Multilocus phylogeny- and fruiting feature-assisted delimitation of European Cyclocybe aegerita from a new Asian species complex and related species. Mycological Progress 19:1001–1016. doi: 10.1007/s11557-020-01599-z.
  • Orban A, Hennicke F, Rühl M. 2020. Volatilomes of Cyclocybe aegerita during different stages of monokaryotic and dikaryotic fruiting. Biological Chemistry 401:995-1004. doi: 10.1515/hsz-2019-0392.
  • Tayyrov A, Azevedo S, Herzog R, Vogt E, Arzt S, Lüthy P, Müller P, Arzt S, Rühl M, Hennicke F*, Künzler M*. 2019. Heterologous Production and Functional Characterization of Ageritin, a Novel Type of Ribotoxin Highly Expressed during Fruiting of the Edible Mushroom Agrocybe aegerita. Applied and Environmental Microbiology 85: e01549-19. doi:10.1128/AEM.01549-19. [*corresponding authors]
  • Surup F, Hennicke F, Sella N, Stroot M, Bernecker S, Pfütze S, Stadler M, Rühl M. 2019. New terpenoids from the fermentation broth of the edible mushroom Cyclocybe aegerita. Beilstein Journal of Organic Chemistry 15:1000-1007. doi: 10.3762/bjoc.15.98.
  • Herzog R, Solovyeva I, Bölker M, Lugones LG, Hennicke F. 2019. Exploring molecular tools for transformation and gene expression in the cultivated edible mushroom Agrocybe aegerita. Molecular Genetics and Genomics 294:663–677. doi: 10.1007/s00438-018-01528-6.
  • Gupta DK, Rühl M, Mishra B, Kleofas V, Hofrichter M, Herzog R, Pecyna MJ, Sharma R, Kellner H, Hennicke F*, Thines, M*. 2018. The genome sequence of the commercially cultivated mushroom Agrocybe aegerita reveals a conserved repertoire of fruiting-related genes and a versatile suite of biopolymer-degrading enzymes. BMC Genomics 19: 48; doi: 10.1186/s12864-017-4430-y. [*corresponding authors]
  • Herzog R, Solovyeva I, Rühl M, Thines M, Hennicke F. 2016. Dikaryotic fruiting body development in a single dikaryon of Agrocybe aegerita and the spectrum of monokaryotic fruiting phenotypes in its monokaryotic progeny. Mycological Progress 15: 947-957, doi: 10.1007/s11557-016-1221-9.
  • Hennicke F, Cheikh-Ali Z, Liebisch T, Maciá-Vicente JG, Bode, HB, Piepenbring P. 2016. Distinguishing commercially grown Ganoderma lucidum from Ganoderma lingzhi from Europe and East Asia on the basis of morphology, molecular phylogeny, and triterpenic acid profiles. Phytochemistry 127: 29-37, doi: 10.1016/j.phytochem.2016.03.012.