真菌發(fā)生性行為可以帶來更好的生物燃料生產(chǎn)方式
為了制造可再生的生物燃料,研究人員希望使用能夠利用鋸末,雜草和其他植物廢料中數(shù)億噸纖維素的生物,而不是用糧食作物中的糖制造它們。
當(dāng)涉及分解纖維素時,一種特別有前景的生物是土壤真菌里氏木霉(Trichoderma reesei)。它最初是在第二次世界大戰(zhàn)期間在所羅門群島發(fā)現(xiàn)的,它吞噬了美國陸軍的帆布和服裝。
改善這種真菌是很困難的,因?yàn)榭茖W(xué)家們認(rèn)為它是無性的,這意味著他們不能將它們的不同有用菌株一起培育成更適合降解纖維素的后代。
現(xiàn)在奧地利的研究人員發(fā)現(xiàn)這種真菌畢竟不是無性的。在50多年前發(fā)現(xiàn)之后,研究人員首次將其發(fā)生性行為。
這種真菌屬于木霉屬,包括數(shù)百種,包括有性和無性種。通過探測他們的DNA,研究人員發(fā)現(xiàn)了負(fù)責(zé)交配的基因并在里氏木霉中發(fā)現(xiàn)它們,證明它在理論上具有性別。但是,它無法承擔(dān)女性的角色。
過去的研究表明,里氏木霉實(shí)際上與另一種真菌Hypocrea jecorina在遺傳上是相同的,它可以承擔(dān)男性和女性的角色??茖W(xué)家成功地將紅褐肉座菌(Hypocrea jecorina)與兩種突變的里氏木霉(Trichoderma reesei)菌株成功交配,這種菌株已知特別擅長用現(xiàn)有的野生菌株分解纖維素。
雖然研究人員過去可能會使用輻射或化學(xué)物質(zhì)對真菌進(jìn)行隨機(jī)產(chǎn)生潛在有用的突變,但“無法將有效生產(chǎn)菌株的有益突變結(jié)合起來,”維也納科技大學(xué)微生物學(xué)家Monika Schmoll研究員表示。“現(xiàn)在已經(jīng)有可能跨越這些菌株并混合它們的遺傳物質(zhì)。當(dāng)然,不能保證性質(zhì)的組合真的能產(chǎn)生更好的菌株,但在許多情況下它會起作用。”
性也可以導(dǎo)致更適合的菌株。Schmoll解釋說,用于產(chǎn)生突變體的方法可能會導(dǎo)致里氏木霉菌株擅長制造分解纖維素的酶,但“有時看起來非常貧窮和無助”。通過將這種突變體與普通的'野生型' 真菌菌株雜交,“有機(jī)會保留高酶產(chǎn)量,但要通過用野生型基因替代來消除通過減少生長和適應(yīng)性的突變。”
這些發(fā)現(xiàn)可能會產(chǎn)生更好,更具成本效益的生物燃料生產(chǎn)方式。Schmoll說:“我很高興看到加油站出售廢棄物和植物材料的可負(fù)擔(dān)的生物乙醇。” 研究人員還指出,木霉屬包括通過殺死有害真菌來幫助植物的物種,并且發(fā)現(xiàn)將它們一起繁殖的方法可以幫助農(nóng)民。
在未來,Schmoll和她的同事們想要找出導(dǎo)致里氏木霉(Trichoderma reesei)雌性不存在的原因。她解釋說,如果他們這樣做,他們可以扭轉(zhuǎn)局面。
研究人員在8月10日的“美國國家科學(xué)院院刊”上詳細(xì)介紹了他們的研究結(jié)果。
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