SBiK-F Nachwuchsgruppe

Genetics and Genomics of Fungi


Agrocybe aegerita als Modellsystem für Fruchtkörperbildung und als Fundgrube neuer und neuartiger bioaktiver Naturstoffe‘

Pilze sind beinahe allgegenwärtige Mikroorganismen, die über ein vielfältiges Anwendungspotential in Medizin, Biotechnologie und Lebensmittelproduktion verfügen. In der Natur sind fruchtkörperbildende Pilze einer Vielzahl von Antagonisten ausgesetzt, gegen die sie sich hauptsächlich mittels chemischer Abwehrmechanismen zur Wehr setzen. Um die genetischen Mechanismen besser zu verstehen, welche die Fruchtkörperentwicklung und die Antagonisten-Abwehr steuern, als auch, um Einsichten in das Arsenal bioaktiver Substanzen von Basidiomyceten-Hutpilzen zu gewinnen, nutzen wir ein breites Spektrum an Methoden: Techniken der funktionellen Genetik, Genexpressionsanalysen, sowie analytisch-chemische Herangehensweisen in interdisziplinärer Kooperation. Die Erkenntnisse aus unserer Arbeit erweitern nicht nur den Wissensstand der Grundlagenforschung, sie besitzen teilweise auch Anwendungspotential, beispielsweise zur Erhöhung von Ertrag und Qualität im Speisepilzanbau, oder aber für die Erweiterung des Spektrums an bioaktiven Substanzen, die zum Beispiel als Biopestizide in der Landwirtschaft Anwendung finden können.
Als Hutpilz-Modellsystem verwenden wir die kommerziell angebauten Speisepilz Cyclocybe (Agrocybe) aegerita, der auch als Samthaube oder Pioppino bekannt ist. Als Basidiomyceten-Hutpilz verfügt C. aegerita über die seltene Eigenschaft ohne sexuelle Kreuzung im engeren Sinne monokaryotisch fruchten zu können und produziert darüber hinaus eine ganze Reihe interessanter bioaktiver Substanzen.
In Zusammenarbeit mit Kollegen aus unserem Fachgebiet haben wir unter Einsatz eines breiten Spektrums an klassisch mikrobiologisch-mykologischen Methoden, Genexpressions-Analysen, sowie von Techniken der Genomik und molekularen Genetik, nicht nur die dikaryotische und monokaryotische Fruchtkörperentwicklung von C. aegerita analysiert, sondern auch das Genom des Pilzes sequenziert und den Weg dafür geebnet, dass funktionell-genetische Analysen an diesem Pilz nunmehr möglich sind. Darüber hinaus ist es uns in interdisziplinären, kooperativen Projekten gelungen das biotechnologische Potential von C. aegerita und anderen Basidiomyceten als Fundgrube neuer und neuartiger bioaktiver Naturstoffe mit Anwendungspotential in Medizin und Landwirtschaft zu erschließen, zum Beispiel zur Bekämpfung von Schädlingen, Krankheitserregern und deren Überträgern.

Ausgewählte Publikationen

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, doi: 10.1007/s00438-018-01528-6.

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

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

Links

Patentverfahren (laufend): Hennicke, F., Künzler, M., Tayyrov, A., Lüthy, P.: Ageritin as bioinsecticide and methods of generating and using it. European Patent application no. EP18215370.0 (not yet published), filed on December 21st 2018.

Combinatorial creation of structural diversity for novel high-value compounds

Team

Leitung

Mitarbeiterfoto
Dr. Florian Hennicke
PostDoc, Head of Junior Research Group 'Genetics and genomics of fungi'

Research Interests

– Sexual development in (model) mushrooms such as Agrocybe aegerita 
– Molecular biology of morphogenesis, signaling and stress responses in model fungi 
– Agaricomycete biogeography and taxonomy

Short CV
01/2017 to 01/2018 Sabbatical in the lab of Prof. Dr. Han Wösten and Assistant Prof. Dr. Robin Ohm at Universiteit Utrecht (Netherlands)
01/2015-present Junior Group Leader, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Germany
03/2013-12/2014 Curator (IPF fungal culture collection), Goethe-University Frankfurt a.M., Germany
11/2008-12/2014 PhD Microbiology, Friedrich-Schiller-University Jena, Germany
2003-2008 Diploma Biology, Friedrich-Schiller-University Jena, Germany

Five selected publications
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, in press, 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 types in its monokaryotic progeny. Mycological Progress 15: 947-957. doi: 10.1007/s11557-016-1221-9 http://link.springer.com/article/10.1007/s11557-016-1221-9

Hennicke F, Cheikh-Ali Z, Liebisch T, Maciá-Vicente JG, Bode HB, Piepenbring M. 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. http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2016.03.012

Knabe N, Jung EM, Freihorst D, Hennicke F, Horton S, Kothe E. 2013. A central role for Ras1 in morphogenesis of the basidiomycete Schizophyllum commune. Eukaryotic Cell 12: 941-952. http://ec.asm.org/content/12/6/941.long

Robert Herzog
Doktorand (nicht mehr tätig im Labor Hennicke, gegenwärtig angestellt bei Prof. Dr. Martin Hofrichter, TU Dresden)
Roman Frings
Bachelorstudent