共生是塊菌多樣性的驅動力

雖然在面上看到黑松露或白松露被認為是奢侈的表現(xiàn)，但它們在土壤生態(tài)系統(tǒng)服務中發(fā)揮著重要作用。塊菌是存在于寄主植物根部的外生菌根真菌共生體的子實體。在許多子囊菌和擔子菌中，幾乎每一個主要類群中都有形成塊菌的物種獨立進化。這表明共生驅動了松露多樣性的進化，并選擇了特定的特征。

由Francis Martin和他在法國國家農業(yè)研究所(INRA)、Genoscope和都靈大學的同事領導的團隊，包括美國能源部(DOE)的聯(lián)合基因組研究所(JGI)和美國能源部辦公室的科學用戶設施，尋求對塊菌形成物種的ECM生活方式的洞察。根據(jù)自然生態(tài)解決方案，該團隊對八種擬青霉真菌進行了比較分析，包括四種被稱為美味食物的真菌。

電子對抗共生研究十年

連接細胞外基質真菌及其宿主植物的地下網(wǎng)絡塑造了這些生態(tài)系統(tǒng)，影響了植物的健康及其對干旱或疾病等脅迫因素的耐受性，以及全球碳循環(huán)。研究表明外生菌根真菌可以通過限制氮來減緩土壤碳循環(huán)。真菌從土壤中吸收礦物質營養(yǎng)，并通過光合作用將其轉化為植物產(chǎn)生的糖。

通過JGI的社區(qū)科學項目，JGI從頭開始對兩種塊菌形成真菌的基因組進行測序，這兩種真菌是：靜脈球殼霉和布地埃氏菌，以及另外兩種不含塊菌的青霉：泡絲酵母和羊肚菌。這四個基因組，以及巨型塊莖的基因組，通過JGI管道進行注釋。勃艮第塊菌(基因組普通小麥)由基因鏡測序。

這項工作是基于真菌共生的早期研究，涉及第一個細胞外基質真菌基因組(雙色Laccaria，由JGI十年前測序)和第一個塊菌基因組(黑孢子菌)?；蚪M測序，這是分析的一部分?！拔覀儚碾p色Laccaria和黑孢塊莖(Tuber melanosporum)的基因組中知道，ECM共生是由大量基因丟失和參與植物細胞壁降解的通訊蛋白(CAZymes)的再創(chuàng)新(如宿主植物的免疫力)進化而來的，”資深作者、菌根誘導的小分泌蛋白控制的長期JGI合作者Martin說。在2015年與JGI的一項研究中，馬丁和他的同事后來表明，細胞外基質物種是從吃腐爛有機物的腐生生物進化而來的，這些進化模式存在于許多擔子菌中。

“在這里，”馬丁補充道，“我們發(fā)現(xiàn)，參與木質纖維素/植物細胞壁降解的基因(CAZymes)的缺失，以及共生相關孤兒基因的較高進化速率，塑造了最古老的外生/外生菌根真菌的基本進化分支——松露(pezizomycetes truffles)的基因組。這意味著類似的進化機制獨立地驅動子囊菌和擔子菌的共生。我們還發(fā)現(xiàn)了在白色外生菌根和子實體中表達的發(fā)育和代謝途徑。塊菌驚人地相似，因為它們是在1億年前分化的?！?

聞聞下一步

探測和傳播這些地下美食依賴于訓練有素的動物聞到松露的獨特氣味。馬丁和他的團隊提出，產(chǎn)生這些氣味的揮發(fā)性有機化合物也可能被微生物群落轉化為松露。

JGI真菌項目的伊戈爾格里戈列夫補充說：“除了對真菌和植物宿主之間的相互作用至關重要的小分泌蛋白之外，松露基因組中次生代謝物基因簇編碼的這些小分子提供了真菌和環(huán)境之間的另一個溝通渠道。結論：“因此，測序的基因組為探索多維真菌和植物之間的相互作用打開了大門”

標簽：