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        追溯真菌共生的根源
        
			
        
				2018-12-31 09:14:08
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        向詩人約翰·多恩道歉，并根據(jù)美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)，美國能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施的最新工作，可以說沒有一個植物是一個島嶼，整個本身。在人眼看不到的情況下，植物與周圍環(huán)境中的許多真菌和其他微生物相互作用，這些交換可以影響植物的健康和對干旱或疾病等壓力因素的耐受性，以及全球碳循環(huán)。
        

        追溯真菌共生的根源
        

        菌根真菌生活在寄主植物的根部，在那里它們通過光合作用來交換植物產(chǎn)生的糖，從而獲得真菌從土壤中吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)素。它們包括一些最引人注目的森林蘑菇，包括標(biāo)志性的，火紅的“飛木耳”，鵝膏毒蕈，以及生物能源研究人員感興趣，因為它們在維持候選原料作物樹木的健康方面發(fā)揮作用。最近的研究表明，菌根真菌也起到地下碳封存一個顯著的作用，它可以減輕人為二氧化碳的影響2排放量。
        

        為了解真菌與植物共生關(guān)系的基礎(chǔ)，由Igor Grigoriev領(lǐng)導(dǎo)的DOE JGI研究小組和法國國家農(nóng)業(yè)研究所(INRA)和克拉克大學(xué)的長期合作者對菌根真菌進(jìn)行了第一次廣泛的比較系統(tǒng)發(fā)育分析，利用49個真菌基因組，對其中18個進(jìn)行了本研究的測序。18個新的真菌序列包括13個菌根基因組，來自外生菌根真菌，滲透宿主根，包括與蘭花和石楠(包括藍(lán)莓，石南花和石楠)植物根相結(jié)合的物種。2015年2月23日在 Nature Genetics上發(fā)布，這些研究人員描述了這些基因組的比較分析如何讓他們跟蹤菌根真菌的進(jìn)化。這些結(jié)果有助于研究人員了解植物和真菌如何形成共生關(guān)系，以及共生關(guān)系如何為寄主植物提供環(huán)境適應(yīng)的有益特性。
        

        從先前測序的菌根真菌開始
        

        “菌根共生是非常復(fù)雜的，但對49個基因組的分析表明它們在許多真菌譜系中獨(dú)立進(jìn)化，”該研究的資深作者之一INRA的Francis Martin說。為了理解菌根生活方式重復(fù)起源的遺傳變化，研究人員專注于從與植物細(xì)胞壁降解相關(guān)的16個基因家族中降解植物細(xì)胞壁的酶。他們從第一個測序的外生菌根真菌Laccaria bicolor和第一個測序的叢枝菌根真菌Rhizophagus irregularis中獲得了線索。- 在DOE JGI完成的所有工作 - 闡明了這些酶的起源和演變，應(yīng)用于改善生物燃料生產(chǎn)的生物質(zhì)分解的知識。
        

        通過分子時鐘分析，將基因組規(guī)模的分子數(shù)據(jù)與化石校準(zhǔn)相結(jié)合，該團(tuán)隊可以向后工作，以估計基于分歧量的saprotrophic和共生譜系何時共享共同的祖先。
        

        對真菌基因組和化石的分析表明，與3億年前進(jìn)化的褐腐真菌和白腐真菌相比，外生菌根真菌最近出現(xiàn)在幾個物種中，然后在不到2億年前分布于譜系中。研究小組還發(fā)現(xiàn)，高達(dá)40%的共生誘導(dǎo)基因僅限于一種菌根。
        

        真菌演變?yōu)榇蚱浦参锛?xì)胞壁
        

        該研究的另一位資深作者克拉克大學(xué)的David Hibbett將這項工作與之前與科學(xué)中詳述的DOE JGI合作進(jìn)行了比較，以追蹤白腐真菌的演變，這些真菌能夠分解植物中的纖維素，半纖維素和木質(zhì)素。在數(shù)億年前出現(xiàn)白腐真菌之前，真菌不能分解木質(zhì)素，而未衰變的植物質(zhì)量成為大型煤礦的基礎(chǔ)。
        

        “這些研究共同講述了蘑菇形成真菌是如何進(jìn)化出一種復(fù)雜的機(jī)制，使”白腐病“中的植物細(xì)胞壁分解，然后在菌根關(guān)聯(lián)的演變過程中將其拋棄，以及'棕色的替代衰變機(jī)制腐爛，“”希巴特說。“這個故事的另一個主要部分是，在菌根譜系中，共生中上調(diào)的基因存在巨大的轉(zhuǎn)換 - 其中許多在甚至密切相關(guān)的物種中沒有同源物，這表明共生的進(jìn)化與大規(guī)模有關(guān)。遺傳創(chuàng)新。“
        

        馬丁插話說：“這些基因中的許多很可能用于控制真菌對根組織大規(guī)模定植期間的植物免疫力。”
        

        DOE JGI的Igor Grigoriev也指出，“這是對菌根基因組學(xué)進(jìn)行的第一次大規(guī)模研究，也是利用基因組學(xué)工具進(jìn)行更廣泛和更深入探索菌根多樣性，與宿主計劃的相互作用以及森林生態(tài)系統(tǒng)中的作用的第一步。 JGI真菌基因組計劃的重點(diǎn)領(lǐng)域。“
        
			

			
          
        
			
        
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