Bacterium-fungus interactions during growth substrate colonisation and fruiting body formation of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus)  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83764
Type K
Principal investigator Márialigeti, Károly
Title in Hungarian Baktérium-gomba kölcsönhatások elemzése laskagomba (Pleurotus ostreatus) szubsztrát átszövése és termőtest képzése során
Title in English Bacterium-fungus interactions during growth substrate colonisation and fruiting body formation of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus)
Keywords in Hungarian baktérium-gomba kölcsönhatások, laskagomba, szubsztrát kolonizáció
Keywords in English bacterium-fungus interaction, oyster mushroom, substrate colonisation
Discipline
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Ortelius classification: Bacteriology
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Ortelius classification: Applied ecology
Panel Ecology and evolution
Department or equivalent Department of Mikrobiology (Eötvös Loránd University)
Participants Bóka, Károly
Kovács M., Gábor
Pohner, Zsuzsanna
Somosné Nagy, Adrienn
Vági, Pál
Vajna, Balázs
Starting date 2011-02-01
Closing date 2016-07-31
Funding (in million HUF) 37.969
FTE (full time equivalent) 12.31
state closed project
Summary in Hungarian
A szaprotróf fehér-korhasztó laskagomba (Pleurotus ostreatus) jó modell szervezet a baktérium – gomba kölcsönhatások tanulmányozására, mivel antagonista és szinergista kapcsolatokban is leírták már részvételét. Ezen túlmenően a laskagombát széles körben termesztik, és újabban a hulladékgazdálkodásban és bioremediációban is felhasználják. Mindezek ellenére keveset tudunk a szubsztrát-kolonizáció és a termőtest-képzés során kialakuló baktérium - gomba kölcsönhatások természetéről és szukcessziójáról, főleg a lignocellulóz bontásra gyakorolt hatásukról. Meg kell említsük, hogy az eddigi eredmények elsősorban hagyományos laboratóriumi táptalajokon, agar-lemezeken végzett kísérleteken alapulnak.
Munkánk célja, hogy jobban megismerjük a baktérium – gomba kölcsönhatásokat a szubsztrát-kolonizáció és a termőtest-képzés során egy olyan laboratóriumi modell-rendszer segítségével, amelyben természetes komposztált laskagomba alapanyagot használunk. Vizsgálni fogjuk a laskagomba hifa szerkezete és a lignocellulózbontó aktivitás közötti kapcsolatot; a hifoplán és -szféra és a szubsztrát baktériumközösségének összetételét és funkcióját (FISH, T-RFLP, klónkönyvtárak); a termőtest primordium kialakulásának szerkezeti vonatkozásait; a hifa és a termőtest lehetséges bakteriális kolonizációját. Az eredményeket megfeleő kontrollok bevonásával (sterilizált laskagomba szubsztrát, a natív szubsztrát bakteriális kolonizációja, stb.) értékeljük.
Az alapkutatás során bővebb ismereteket szerzünk a laskagomba és a baktériumok kölcsönhatásáról. Tervbevett kutatásaink során a munkacsoport fontos módszertani (pl. hifoszféra preparálás, speciális fluoreszcens technikák) és infrastrukturális (fitotron, gyémántkés) fejlesztéseket végez.
Summary
Pleurotus ostreatus, being a saprotrophic white rot fungus, is a good model organism for studying bacterium – fungus interactions, because its participation in antagonistic and synergistic interactions has been demonstrated earlier. Pleurotus sp. is an important commercial mushroom; in the latest times it became involved in waste-management and bioremediation studies, too. Though little is known yet on the nature and succession of bacterium - fungus interactions during growth-substrate colonization and fruiting body formation, and especially of their interplay in lignocellulose degradation. Last but not least most of the results presented yet were obtained from experiments carried out only under axenic agar plate culture conditions using traditional laboratory media.
The aim of the present study is to get deeper insight into to the bacterium – fungus interplays during the colonization of mushroom substrate and fruiting body formation in a laboratory model system using native composted oyster mushroom growth substrate. Following parameters will be monitored: structure and lignocellulolytic enzymatic profile of oyster mushroom hyphae; composition and activity of the bacterial community in the substrate and in the hyphoplan/hyphosphere (FISH, T-RFLP, clone-libraries); structural changes at fruiting body primordium formation; hypothetical intracellular colonization of hyphae and fruiting body. The results will be compared with controls using prior to spawning sterilized substrate, etc.
Through this basic research better understanding of the interactions between Pleurotus ostreatus and bacteria will be obtained. During the planned studies the research group shall shapen important methodological (e.g. hyphosphere preparation, special fluorescence techniques) and infrastructural (phytotron, diamond knife) developments.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A laskagomba (Pleurotus ostreatus HK-35) és a baktériumok kapcsolatának vizsgálatára laboratóriumi modellrendszert alakítottunk ki. Megállapítottuk, hogy a laskagomba sterilizált alapanyagon is nő és termőtestet képez, azonban lassabban, mint komposztált alapanyagon. A baktériumok nem közvetlenül serkentik a gomba növekedését, inkább védő hatást alakítanak ki metabolitjaik révén. Nagyüzemi termesztésben részletesen jellemeztük a gomba lignocellulóz-bontó enzimrendszerét. A ligninbontó enzimek a legnagyobb aktivitást az alapanyag kezdeti kolonizációja során mutatták. A lakkáz aktivitás az első héten, a mangán-peroxidáz (MnP) aktivitás a harmadik héten érte el maximumát. Az endocelluláz, β-glükozidáz, endoxilanáz és exokitináz enzimek a termőtestképzés során (4. hét) voltak a legaktívabbak. Q-PCR-rel jellemeztük a lakkáz és MnP gének expresszióját. Ultrastrukturális szinten jellemeztük a laskagomba kolonizációját és primordium-képzését. A baktériumközösség az átszövés első heteiben kevéssé változott. Később az aktinobaktériumok és a Thermus fajok szinte teljesen eltűntek, és a Firmicutes törzs tagjai váltak dominánssá. Eközben csökkent az összes és az aktív baktériumok sejtszáma. Az alapanyag-gyártás során a baktériumok betöltik az üres niche-eket, valamint olyan metabolitokat termelnek, amik csökkentik az alapanyag befertőződésének esélyét. Így a gomba hatékonyabban és gyorsabban kolonizálja az alapanyagot, és a baktériumokat tápanyagként is hasznosítja.
Results in English
To study the interaction among oyster mushroom (Pleurotus ostreatus HK-35) and bacteria laboratory model system was developed. P. ostreatus was able to grow and form fruiting bodies on sterilized substrate much slower then in composted substrate. Substrate bacteria did not stimulate directly oyster mushroom growth, rather they had a protective role with metabolite production. At the large-scale mushroom production facility the activity of lignin-degrading enzymes were the highest during initial colonization, laccase reached maximum in the first week, manganese peroxidase in the third. Endocellulase, β-glucosidase, endoxylanase and exochitinase had maxima during fruiting body formation (4th week). Expression of laccase and MnP genes were characterized with Q-PCR. Colonisation and primordia formation were described on ultrastructural level. Bacterial community composition was slightly changed in the first week of substrate colonization. Later Actinobacteria and members of the genus Thermus almost completely disappeared. Firmicutes became dominant. The number of total and active cells decreased. Presumably no direct interactions are formed among bacteria and oyster mushroom. During substrate preparation Bacteria fill empty niches formed by the elimination of other microorganisms, partly pathogenic for oyster mushroom. Moreover their metabolites later decrease the chance of substrate contamination. The mushroom may use bacteria partly as nutrient.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83764
Decision
Yes





 

List of publications

  
Vajna, B.: A laskagombatermesztésről – célkeresztben a mikrobák szerepe., Agrofórum 24 (9), 122-125., 2013
Bánfi, R., Pohner, Zs., Kovács, M.G., Nagy, A., Márialigeti, K., Vajna, B.: Bacterial-fungal interactions in an oyster mushroom model. Kézirat összeállítás alatt., FEMS Microbial Ecology, 2017
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Kovács, M.G., Nagy, A., Márialigeti, K.: Spatiotemporal heterogeneity of bacterial communities during large-scale oyster mushroom production. Kézirat összeállítás alatt., Microbial Ecology, 2017
Vajna, B., Bánfi, R., Márialigeti, K.: Laskagomba (Pleurotus ostreatus) micélium lignocellulózbontó enzimaktivitásának változása a termesztő szubsztrát átszövése során., Magyar Mikológiai Közlemények – Clusiana 51, 160-161., 2012
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Szili, D., Nagy, A., Márialigeti, K.: Microbiological processes behind oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) production – results of the last eight years research., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica 60, 256-257., 2013
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Szabó, A., Nagy, A., Márialigeti, K.: Bacterial community structure changes during colonization and fruiting body production of oyster mushroom using a composted natural substrate., 13th Symposium on Bacterial Genetics and Ecology. Book of Abstracts, 84-85., 2015
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Szabó, A., Nagy, A., Márialigeti, K.: Bacterial community structure changes during colonization and fruiting body production of oyster mushroom using a composted natural substrate., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica 62, 237., 2015
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Szabó, A., Nagy, A., Márialigeti, K.: Temporal and spatial changes during oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) substrate colonization and fruiting body production., Bacterial Fungal Interactions Workshop, European Fungal Genetics Conference. Paris, France 3., 2016
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Nagy, A., Geösel, A. Márialigeti, K.: Temporal and spatial heterogeneity of oyster mushroom lignocellulolase activities during large-scale production., ISMS (International Society for Mushroom Science) Congress, Amsterdam, 2016
Vajna, B.: Baktériumközösség változásának nyomon követése genomikai eszközök segítségével egy nagyüzemi laskagomba-termesztés során., OMICS 3.0, MTA SZAB Székház, Szeged, 2015
Bánfi, R., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Nagy, A., Geösel, A., Márialigeti, K., Vajna, B.: Baktérium-gomba interakciók egy laskagomba termesztési modellrendszerben., Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése. 2014. Október 15-17. (előadáskivonat), 2014
Bánfi, R., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Nagy, A., Geösel, A., Márialigeti, K., Vajna, B.: Monitoring lignocellulose degrading enzyme activities in a large scale oyster mushroom production facility., 19-22 November 2014, New Delhi, India, 8th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products. Book of Abstracts, 51-52., 2014
Bánfi, R., Pohner, Zs., Kovács, J., Luzics, Sz., Nagy, A., Dudás, M., Tanos, P., Márialigeti, K., Vajna, B.,: Characterisation of the large-scale production process of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) with the analysis of succession and spatial heterogeneity of lignocellulol, Fungal Biology in press, 2015
Bánfi, R., Pohner, Zs., Kovács, J., Luzics, Sz., Nagy, A., Dudás, M., Tanos, P., Márialigeti, K., Vajna, B.,: Characterisation of the large-scale production process of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) with the analysis of succession and spatial heterogeneity of lignocellulolytic enzyme activities, Fungal Biology, 119, 1354-1363., 2015
Vajna, B., Kanizsai, Sz., Kéki, Zs., Márialigeti, K., Schumann, P., Tóth, E., M.: Thermus composti sp. nov., isolated from oyster mushroom compost., Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 62, 1486-1490., 2012
Bánfi, R., Vajna, B., Márialigeti, K.: Exploring the role of bacteria during colonization of oyster mushroom substrate., 14th International Symposium on Microbial Ecology, ISME 14, 19-24 August 2012, Copenhagen, Denmark, Book of Poster Abstracts 184, 2012
Vajna, B., Szili, D., Nagy, A., Márialigeti, K.: An improved sequence aided T-RFLP analysis of bacterial succession during oyster mushroom substrate preparation., Microbial Ecology, 64, 702-713., 2012
Vajna, B., Szili, D., D. Nagy A., Márialigeti, K.: Description of the bacterial community structure of mature mushroom substrate., =th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products, October 4-7, 2011, Arcachon, France, Book of Abstracts 114., 2011
Pohner, Zs., Bánfi, R., Vajna, B., Márialigeti, K.: A laskagomba (Pleurotus ostreatus) termesztése során jelen levő bakteriális közösség vizsgálata tenyésztéstől független módszerekkel., Magyar Mikrobiológiai Társaság 2012. évi Nagygyűlése, Keszthely, 2012. októbar 24-26. Absztraktfüzet 42., 2012
Bánfi, R., Vajna, B., Márialigeti, K.: A laskagomba lignocellulózbontó enzimaktivitási mintázatának változása a termesztési alapanyag átszövése során., Magyar Mikrobiológiai Társaság 2012. évi Nagygyűlése, Keszthely, 2012. október 24-26. Absztraktfüzet 2., 2012
Pohner, Zs., Bánfi, R., Vajna, B., Márialigeti, K.: Examination of the bacterial community during the cultivation process of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) by cultivation-independent method, Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica, 60, Supplement, 70., 2013
Bánfi, R., Vajna, B., Márialigeti, K.: Patterns of lignocellulose degrading enzyme activities during colonisation of oyster mushroom substrate., Acta Microbiologica el Immunologica Hungarica, 60, Supplement, 4., 2013
Bánfi, R., Vajna, B., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Nagy, A., Márialigeti, K.: Pattern of lignocellulose degrading enzyme activities during colonization of oyster mushroom substrate in a large scale production facility., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica, 60, Supplement, 112-113., 2013
Luzics, Sz., Pohner, Zs., Bánfi, R., Felföldi, T., Szabó, A., Vajna, B., Márialigeti, K.: The effect of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) substrate colonization on the bacterial community structure investigated in a model system., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica, 60, Supplement, 181, 2013
Bánfi, R., Pohner, Zs., Luzics, Sz., Nagy, A., Márialigeti, K., Vajna, B.: Pattern of lignocellulose degrading enzyme activities during colonization and fruiting body production of oyster mushroom using a composted natural substrate., Bacterial-fungal interactions: a federative field for fundamental and applied microbiology, Roscoff, Franciaország, 2013.12.07-11. - Abstracts, 2013
Pohner, Zs., Bánfi, R., Luzics, Sz., Vajna, B., Márialigeti, K.: The effect of hyphae weaving on the molecular fingerprint of bacterial community in the substrate during oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) cultivation., Central European Symposium on Industrial Microbiology and Microbial Ecology, Primošten, Horvátország, 2013.10.9-12. - Abstracts, 2013
Vajna, B., Bánfi, R., Pohner, Zs., Márialigeti, K.: Effect of microbial presence on the speed and quality of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) substrate colonization and fruiting body formation., Central European Symposium on Industrial Microbiology and Microbial Ecology, Primošten, Horvátország, 2013.10.9-12. - Abstracts, 2013
Vajna, B., Frey-Klett, P., Deveau, A.: Transcriptional and enzymatic profiling of Pleurotus ostreatus laccases and manganese peroxidises during mushroom cultivation., Bacterial-fungal interactions: a federative field for fundamental and applied microbiology, Roscoff, Franciaország, 2013.12.07-11. - Abstracts, 2013
Vajna B, Kanizsai Sz, Kéki Zs, Márialigeti K, Schumann P, Tóth EM: Thermus composti sp. nopv., isolated from oyster mushroom compost, INT J SYST EVOL MICR 62: 1486-1490, 2012
Vajna B, Szili D, Nagy A, Márialigeti K: An Improved Sequence-aided T-RFLP Analysis of Bacterial Succession During Oyster Mushroom Substrate Preparation, MICROB ECOL 64: (3) 702-713, 2012




 

Events of the project

  
2012-06-28 12:28:11
Résztvevők változása



Back »