Paddenstoelen, schimmels en veredeling: op weg naar nieuwe toepassingen

Paddenstoelen en schimmels zijn veelzijdige organismen die geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen. Vergeleken met planten wordt er echter relatief weinig onderzoek naar gedaan en de beschikbare kennis is bovendien versnipperd. Door de veredeling verder te verbeteren, kunnen we het potentieel van paddenstoelen optimaal benutten. We bundelen beschikbare kennis en brengen wetenschap en bedrijven bij elkaar. Samen werken we zo aan nieuwe, haalbare toepassingen voor de paddenstoel.

Wageningen University & Research (WUR) is van oudsher wereldwijd toonaangevend in de veredeling van paddenstoelen. We beschikken over een collectie van duizenden paddenstoelvormende schimmels. Uit verschillende stammen van deze schimmels selecteren we voor elke gewenste toepassing het meest geschikte genetisch materiaal, wat we vervolgens in onze laboratoria gebruiken voor verdere veredeling.

Food- en non-foodtoepassingen

Mede dankzij ons onderzoek vinden we tegenwoordig een grote variatie aan eetbare paddenstoelen in het koelvak van de supermarkt. Daarnaast worden paddenstoelen in veel voedselproducten als ingrediënt gebruikt. Dankzij nieuwe toepassingen ontstaan er steeds meer mogelijkheden om paddenstoelachtige schimmels ook voor non-foodtoepassingen in te zetten:

  • Natuurlijke, milieuvriendelijke technologieën om met schimmels afvalwater te zuiveren, ontwikkelen zich snel als volwaardige alternatieven voor chemische afvalwaterzuivering;
  • Enzymen die bepaalde schimmels aanmaken, blijken zeer efficiënt om lignine in houtachtige reststromen af te breken en waardevolle suikers vrij te maken;
  • Vezels in paddenstoelachtige schimmels hebben veel potentie als grondstof voor bijvoorbeeld duurzame kleding.
  • Dankzij hun eenvoudige genetische structuur en korte levenscycli zijn paddenstoelen geschikte modelorganismen om complexe genetische processen in planten te bestuderen.

Wij dragen bij aan hoogwaardige valorisatie van paddenstoelen

WUR draagt met onafhankelijk onderzoek bij aan hoogwaardige valorisatie van paddenstoelachtige schimmels. Met fundamenteel onderzoek dragen we bij aan een beter inzicht in het genoom van paddenstoelen. Deze kennis helpt ons om samen met bedrijven technologische routes op maat te ontwikkelen voor nieuwe toepassingen.

Biodiversiteit

De afdeling Plant Breeding beschikt over een grote verzameling schimmels die eetbare paddenstoelen produceren (de verzameling bevat 5000 stammen die meer dan 125 soorten vertegenwoordigen). De nadruk ligt hierbij op de champignon (Agaricus bisporus), gewone oesterzwam (Pleurotus spp.) en shiitake (Lentinula edodes).

Fenotypering en experimentele teelt van eetbare paddenstoelen

Unifarm beschikt over een experimentele teeltfaciliteit met klimaatbeheersing waar op kleine schaal eetbare paddenstoelen geproduceerd kunnen worden. Het ontwerp van de faciliteit zorgt voor een teelt die vergelijkbaar is met commerciële productie en een betrouwbare fenotypering (o.a. weerstand tegen ziektes, kwaliteit, oogst, etc.). De ruimtes binnen de faciliteit zijn ook geschikt voor een gesloten teelt van genetisch gemodificeerde stammen.

Benutting van substraat door champignons

Substraat (compost) vormt een van de grootste kostenposten bij de productie van champignons. Er wordt onderzoek verricht naar de rol die vegetatief mycelium speelt bij de afbraak van organisch materiaal en de vorming van champignons. Deze kennis wordt ingezet om de efficiëntie van het cultivatiesysteem te verbeteren. Daarnaast wordt de biologische variatie in de verzameling aangewend om de benutting van substraat door commerciële soorten te verbeteren.

Telen: het in kaart brengen van eigenschappen in segregatiepopulaties

De paddenstoelenonderzoekers genereren segregatiepopulaties voor eigenschappen die relevant zijn voor de primaire producenten (oogst, kwaliteit, weerstand tegen ziektes) of consumenten (smaak, bio-actieve stoffen, etc.). Deze eigenschappen worden met behulp van SNP-markers of GBS (Genotyping By Sequencing) in kaart gebracht. De markers die aan eigenschappen zijn gelinkt, worden vervolgens gebruikt voor de selectie van nakomelingen. De spoorloze oesterzwam SPOPPO is een van de producten die deze onderzoeksgroep heeft geteeld.

Champignon als model voor het onderzoek naar meiose

De champignon wordt vertegenwoordigd door twee vergelijkbare subsoorten die verschillen vertonen in de interchromosomale crossovers. In commerciële lijnen en de meeste wilde isolaten beperken de crossovers zich voornamelijk tot de uiteinden van het chromosoom, terwijl bij de andere subsoorten crossovers plaatsvinden in het gehele chromosoom. Momenteel worden er segregatiepopulaties gebruikt om de mechanismen achter deze twee recombinatielandschappen te bestuderen. Dit moet leiden tot meer kennis om de meiose zo te laten verlopen dat alle combinaties hetzij vermeerderd hetzij gehandhaafd kunnen worden.

De champignons in de winkel lijken over de hele wereld sprekend op elkaar. Wil je weten hoe dat komt? Lees dan het artikel dat de Wageningse paddenstoelen expert Anton Sonnenberg schreef voor Atlas of Science: Why are all button mushroom cultivars similar?

Paddenstoelen en bio-economie

De benutting van lignocellulose wordt beperkt door de aanwezigheid van recalcitrante lignine. Momenteel worden er fysieke en chemische voorbehandelingen gebruikt om lignine te verminderen/wijzigen en de toegang tot (hemi)cellulose te verbeteren. Witrotschimmels (waaronder vele eetbare schimmels) breken tijdens de vegetatieve groei selectief lignine af en kunnen daarom worden gebruikt om lignocellulose op een low-tech, voordelige en duurzame manier te benutten.

Genetische regulatie van paddenstoelvorming

Genen die differentieel tot expressie komen in vegetatieve groei en de vorming van paddenstoelen (pinnen) geven een overexpressie of knock-out met behulp van Atum-transformatie (via crossover en CRISPR-Cas9). Het doel is het mechanisme achter de vorming van paddenstoelen te ontrafelen. Hierdoor krijgen telers meer controle over de vorming van paddenstoelen, wat weer kan leiden tot een commerciële productie van paddenstoelsoorten die tot nu toe niet geteeld konden worden.

Meest recente publicaties

Ben je op zoek naar eerdere publicaties van onderzoek naar paddenstoelen, schimmels en veredeling? Kijk dan op de overzichtspagina van Mushroom Research op Research@WUR.