Возвращение корней грибковых симбиозов

Микоризные грибы живут в корнях растений-хозяев, где они обменивают сахара, которые растения производят в процессе фотосинтеза, на минеральные питательные вещества, которые грибы поглощают из почвы. В их число входят некоторые из наиболее заметных лесных грибов, в том числе знаменитый пылающий красный «мухомор» Amanita muscaria, и они представляют интерес для исследователей биоэнергетики, поскольку они играют роль в поддержании здоровья сельскохозяйственных культур-кандидатов в сырье.

Недавние исследования показывают, что микоризные грибы также играют значительную роль в связывании углерода под землей, что может смягчить последствия антропогенных выбросов CO2.Чтобы понять основы симбиотических отношений грибов с растениями, группа исследователей DOE JGI под руководством Игоря Григорьева и давних сотрудников из Французского национального института сельскохозяйственных исследований (INRA) и Университета Кларка провела первый обширный сравнительный филогеномный анализ микоризных грибов. с использованием 49 геномов грибов, 18 из которых были секвенированы для данного исследования.

18 новых грибковых последовательностей включали 13 микоризных геномов от эктомикоризных грибов, которые проникают в корни хозяина, включая виды, которые смешиваются с корнями орхидей и вересковых пустошей (включая чернику, вереск и вереск). В онлайн-издании Nature Genetics от 23 февраля 2015 года эти исследователи описывают, как сравнительный анализ этих геномов позволил им отслеживать эволюцию микоризных грибов. Результаты помогают исследователям понять, как растения и грибы развили симбиотические отношения и как мутуалистическая ассоциация дает растениям-хозяевам полезные черты для адаптации к окружающей среде.

Начиная с ранее секвенированных микоризных грибов«Микоризные симбиозы очень сложны, но анализ 49 геномов показывает, что они независимо развились во многих грибковых клонах», — сказал Фрэнсис Мартин из INRA, один из старших авторов исследования. Чтобы понять генетические сдвиги, лежащие в основе повторяющегося происхождения микоризного образа жизни, исследователи сосредоточились на ферментах, которые разрушают стенки растительных клеток из 16 семейств генов, связанных с деградацией клеточных стенок растений. Они взяли курс на первый секвенированный эктомикоризный гриб Laccaria bicolor и первый секвенированный арбускулярный микоризный гриб Rhizophagus irregularis — все работы, выполненные в DOE JGI, проливают свет на происхождение и эволюцию этих ферментов, знания, которые должны быть применены в сотрудничестве для улучшения биомассы. разбивка производства биотоплива.Посредством анализа молекулярных часов, который объединяет молекулярные данные в масштабе генома с калибровкой окаменелостей, команда могла бы работать в обратном направлении, чтобы оценить, когда сапротрофные и мутуалистические линии в последний раз имели общих предков, основываясь на количестве расхождений.

Анализ геномов и окаменелостей грибов показал, что по сравнению с грибами бурой гнили и грибами белой гнили, которые возникли более 300 миллионов лет назад, эктомикоризные грибы произошли сравнительно недавно от нескольких видов, а затем распространились по родословным менее 200 миллионов лет назад. Команда также обнаружила, что до 40 процентов индуцированных симбиозом генов были ограничены одним видом микориз.Грибки разрушают стенки растительных клетокДэвид Хиббетт из Университета Кларка, другой старший автор исследования, сравнил эту работу с предыдущим сотрудничеством с DOE JGI, подробно описанным в Science, для отслеживания эволюции грибов белой гнили, которые способны расщеплять целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин в растениях.

До появления грибов белой гнили сотни миллионов лет назад грибы не были способны расщеплять лигнин, и нетленная растительная масса стала основой крупных залежей угля.«Вместе эти исследования рассказывают историю о том, как грибообразующие грибы развили сложный механизм разрушения стенок растительных клеток в« белой гнили », а затем отбросили его после эволюции микоризных ассоциаций, а также об альтернативном механизме разрушения« коричневой гнили ». гниль », — сказал Хиббетт.

Другая важная часть истории состоит в том, что в микоризных клонах происходит огромный оборот генов, которые активируются в симбиозе — многие из них не имеют гомологов даже у близкородственных видов, что позволяет предположить, что эволюция симбиоза связана с массовым генетические инновации ".Мартин вмешался: «Многие из этих генов, вероятно, используются для контроля иммунитета растений во время массовой колонизации тканей корня грибком».Игорь Григорьев из DOE JGI также отметил: «Это первое крупномасштабное исследование микоризной геномики также является первым шагом в более широком и глубоком изучении микоризного разнообразия, их взаимодействия с планами хозяев и роли в лесных экосистемах с использованием инструментов геномики, которые являются основные направления программы JGI Fungal Genomics ».


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *