Agaricus bisporus is the model fungus for the adaptation, persistence, and growth in the humic-rich leaf-litter environment. Aside from its ecological role, A. bisporus has been an important component of the human diet for over 200 y and worldwide cultivation of the “button mushroom” forms a multibillion dollar industry. We present two A. bisporus genomes, their gene repertoires and transcript profiles on compost and during mushroom formation. The genomes encode a full repertoire of polysaccharide-degrading enzymes similar to that of wood-decayers. Comparative transcriptomics of mycelium grown on defined medium, casing-soil, and compost revealed genes encoding enzymes involved in xylan, cellulose, pectin, and protein degradation are more highly expressed in compost. The striking expansion of heme-thiolate peroxidases and β-etherases is distinctive from Agaricomycotina wood-decayers and suggests a broad attack on decaying lignin and related metabolites found in humic acid-rich environment. Similarly, up-regulation of these genes together with a lignolytic manganese peroxidase, multiple copper radical oxidases, and cytochrome P450s is consistent with challenges posed by complex humic-rich substrates. The gene repertoire and expression of hydrolytic enzymes in A. bisporus is substantially different from the taxonomically related ectomycorrhizal symbiont Laccaria bicolor . A common promoter motif was also identified in genes very highly expressed in humic-rich substrates. These observations reveal genetic and enzymatic mechanisms governing adaptation to the humic-rich ecological niche formed during plant degradation, further defining the critical role such fungi contribute to soil structure and carbon sequestration in terrestrial ecosystems. Genome sequence will expedite mushroom breeding for improved agronomic characteristics.

Termites normally rely on gut symbionts to decompose organic matter but the Macrotermitinae domesticated Termitomyces fungi to produce their own food. This transition was accompanied by a shift in the composition of the gut microbiota, but the complementary roles of these bacteria in the symbiosis have remained enigmatic. We obtained high-quality annotated draft genomes of the termite Macrotermes natalensis, its Termitomyces symbiont, and gut metagenomes from workers, soldiers, and a queen. We show that members from 111 of the 128 known glycoside hydrolase families are represented in the symbiosis, that Termitomyces has the genomic capacity to handle complex carbohydrates, and that worker gut microbes primarily contribute enzymes for final digestion of oligosaccharides. This apparent division of labor is consistent with the Macrotermes gut microbes being most important during the second passage of comb material through the termite gut, after a first gut passage where the crude plant substrate is inoculated with Termitomyces asexual spores so that initial fungal growth and polysaccharide decomposition can proceed with high efficiency. Complex conversion of biomass in termite mounds thus appears to be mainly accomplished by complementary cooperation between a domesticated fungal monoculture and a specialized bacterial community. In sharp contrast, the gut microbiota of the queen had highly reduced plant decomposition potential, suggesting that mature reproductives digest fungal material provided by workers rather than plant substrate.

Abstract Background Short-acting B 2 -adrenergic receptor agonists (SABAs) are the most commonly prescribed asthma medications worldwide. Response to SABAs is measured as bronchodilator drug response (BDR), which varies among racial/ethnic groups in the U.S 1, 2 . However, the genetic variation that contributes to BDR is largely undefined in African Americans with asthma 3 Objective To identify genetic variants that may contribute to differences in BDR in African Americans with asthma. Methods We performed a genome-wide association study of BDR in 949 African American children with asthma, genotyped with the Axiom World Array 4 (Affymetrix, Santa Clara, CA) followed by imputation using 1000 Genomes phase 3 genotypes. We used linear regression models adjusting for age, sex, body mass index and genetic ancestry to test for an association between BDR and genotype at single nucleotide polymorphisms (SNPs). To increase power and distinguish between shared vs. population-specific associations with BDR in children with asthma, we performed a meta-analysis across 949 African Americans and 1,830 Latinos (Total=2,779). Lastly, we performed genome-wide admixture mapping to identify regions whereby local African or European ancestry is associated with BDR in African Americans. Two additional populations of 416 Latinos and 1,325 African Americans were used to replicate significant associations. Results We identified a population-specific association with an intergenic SNP on chromosome 9q21 that was significantly associated with BDR (rs73650726, p=7.69 × 10 −9 ). A trans-ethnic meta-analysis across African Americans and Latinos identified three additional SNPs within the intron of PRKG1 that were significantly associated with BDR (rs7903366, rs7070958, and rs7081864, p≤5 × 10 −8 ). Conclusions Our findings indicate that both population specific and shared genetic variation contributes to differences in BDR in minority children with asthma, and that the genetic underpinnings of BDR may differ between racial/ethnic groups. Key messages A GWAS for BDR in African American children with asthma identified an intergenic population specific variant at 9q21 to be associated with increased bronchodilator drug response (BDR). A meta-analysis of GWAS across African Americans and Latinos identified shared genetic variants at 10q21 in the intron of PRKG1 to be associated with differences in BDR. Further genetic studies need to be performed in diverse populations to identify the full set of genetic variants that contribute to BDR.

Motivation: Fungi are essential in nutrient recycling in nature. They also form symbiotic, commensal, parasitic and pathogenic interactions with other organisms including plants, animals and humans. Many fungi are polykaryotic, containing multiple nuclei per cell. In the case of heterokaryons, there are even different nuclear types within a cell. It is unknown what the different nuclear types contribute in terms of mRNA expression levels in fungal heterokaryons. Each cell of the cultivated, mushroom forming basidiomycete Agaricus bisporus contains 2 to 25 nuclei of two nuclear types that originate from two parental strains. Using RNA-Seq data, we wish to assess the differential mRNA contribution of individual nuclear types in heterokaryotic cells and its functional impact. Results: We studied differential expression between genes of the two nuclear types throughout mushroom development of A. bisporus in various tissue types. The two nuclear types, P1 and P2, produced specific mRNA profiles which changed through development of the mushroom. The differential regulation occurred at the gene level, rather than at locus, chromosomal or nuclear level. Although the P1 nuclear type dominates the mRNA production throughout development, the P2 type showed more differentially upregulated genes in important functional groups including genes involved in metabolism and genes encoding secreted proteins. Out of 5,090 karyolelle pairs, i.e. genes with different alleles in the two nuclear types, 411 were differentially expressed, of which 246 were up-regulated by the P2 type. In the vegetative mycelium, the P2 nucleus up-regulated almost three-fold more metabolic genes and cazymes than P1, suggesting phenotypic differences in growth. A total of 10% of the differential karyollele expression is associated with differential methylation states, indicating that epigenetic mechanisms may be partly responsible for nuclear specific expression. Conclusion: We have identified widespread transcriptomic variation between the two nuclear types of A. bisporus. Our novel method enables studying karyollelle specific expression which likely influences the phenotype of a fungus in a polykaryotic stage. This is thus relevant for the performance of these fungi as a crop and for improving this species for breeding. Our findings could have a wider impact to better understand fungi as pathogens. This work provides the first insight into the transcriptomic variation introduced by genomic nuclear separation.

Abstract A number of experiments were done to further our understanding of the substrate utilization in button mushroom crops ( Agaricus bisporus ). An analysis of the degradation of dry matter of the substrate during a crop cycle revealed that for pin formation the upper layer is used, for the production of flush one all layers are involved and for flush two mainly the lower layer is used. A reduction in substrate depth leads to a decrease in yield/m 2 but an apparent increase in yield per ton of substrate but with a lower mushroom quality. A short daily interruption of the connection between the casing soil with all the substrate results in a delay of the first flush. Repetitive interruption of the connection with all or only part of the substrate leads to a shift in yield from flush one to flush two but the total yield remains unchanged. The mycelial biomass in the substrate increases from filling up to pinning, a steeper increase during flush one, levelling off during flush two, indicating that in the period of venting and up to/including flush one, enzymes are secreted by growing hyphae generating nutrients to feed a fixed amount of mushroom biomass for two flushes. A sidewise extension of the substrate (without casing soil, thus not producing mushrooms) showed that the substrate at a distance more than 20-50 cm away from the casing soil does not contribute to feeding mushrooms in the first two flushes. The observations are discussed with respect to relevant previous research. Importance Button mushrooms ( Agaricus bisporus ) are cultivated on a substrate prepared of composted wheat straw, chicken and/or horst manure and gypsum. This manuscript describes a number of experiments indicating that in a harvesting strategy towards quality mushrooms there is a fixed amount of nutrients prepared/available to feed two flushes. The increase of mycelial biomass in the substrate after venting and especially during the development of flush one indicates that likely a branching of mycelium occurs during this period, leading to a substantial number of growing hyphal tips excreting lignocellulolytic enzymes that degrade substrate and make nutrients available during flush one which are utilised in flush one and two. The presently used substrate seems to have reached its limits and there are hardly opportunities for further improvement. Research on alternative, more energy dense, substrates are needed to improve the efficiency of the present production system.