Nature子刊:史上最大真菌的基因组揭秘

【字体: 时间:2017年11月22日 来源:生物通

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  蜜环菌(Armillaria fungi)是一群让人又爱又恨的家伙。对于吃货而言,它们味道鲜美。对于农民而言,它们是可恶的杀手。蜜环菌可在朽木上腐生,也可以寄生在树木根部,引起多种植物病害,如猕猴桃根腐病、苹果根朽病等。

  

生物通报道  蜜环菌(Armillaria fungi)是一群让人又爱又恨的家伙。对于吃货而言,它们味道鲜美。对于农民而言,它们是可恶的杀手。蜜环菌可在朽木上腐生,也可以寄生在树木根部,引起多种植物病害,如猕猴桃根腐病、苹果根朽病等。

蜜环菌会先杀死宿主的根,然后分解根部组织,引起烂根病。它们会在受感染的植物周围成群产生大量子实体,还会生成菌索——1毫米至4毫米宽的绳索状组织,它们在地下生长,搜寻新根,最后长成难以匹敌的庞然大物。尽管对农业的影响巨大,但人们对蜜环菌的致病性知之甚少。

如今,匈牙利的一组研究人员揭示了这种真菌如何传播和寄生,这项成果近日发表在《Nature Ecology & Evolution》上。研究人员利用PacBio的长读长测序技术,生成了四种蜜环菌的单倍体基因组。他们还将其与22种亲缘关系较近的腐生、半活体和菌根真菌进行了比较。

研究人员报告称,蜜环菌的基因组在真菌中算是“相当大的”,达到85 Mb,含有近2,6000个基因。相比之下,膨瑚菌科(Physalacriaceae)的基因组不到36 Mb,基因数目少于14,000。他们指出,蜜环菌基因组似乎在浸染植物和形态发生中采用古老的遗传工具。

根据基因定位和系统发育分析,研究人员估计该属在约2100万年前与亲缘关系最近的物种分离。从那时起,其他物种逐渐丢失基因,而蜜环菌却表现出基因组扩增。他们报告称:“蜜环菌基因组的转座元件表现出小幅的增加,并且均匀分布在scaffold上,表明基因组扩增并非由转座子所驱动。”

他们还研究了根状菌索(rhizomorphs),这是大量菌丝平行集聚并高度分化成根状的特殊组织。“根状菌索是蜜环菌属最独特的结构,这使得它们成为地球上最大的陆地有机体。”它们表达大量参与次生代谢、防御和降解的基因,表明主动吸收养分。

早前,美国俄勒冈地区曾发现了世界上最大的真菌个体——奥氏蜜环菌(A. ostoyae),占地2200英亩,约2400岁。不过,它是以地下延伸的菌丝/根状菌索的形式存在,而并非网上流传的巨大蘑菇。

研究人员希望他们的研究能减少未来的损失。随着基因组资源和后续研究越来越多,他们认为这一信息将带来有效的策略,从而遏制蜜环菌根腐病在各个林区内的蔓延和破坏。(生物通 薄荷)

欢迎索取PacBio SMRT测序技术的详细资料

原文检索

Genome expansion and lineage-specific genetic innovations in the forest pathogenic fungi Armillaria

Nature Ecology & Evolution (2017)

doi:10.1038/s41559-017-0347-8

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