如果沒有真菌和微生物來分解自然界中的死樹和落葉，森林地面可能看起來就像電視劇“囤積者”中的場景。

由美國能源部(DOE)支持并在美國能源部聯合基因組研究所(JGI)開展的大規(guī)模基因組測序項目突出了學習如何打破作為植物基礎設施的纖維素，半纖維素和木質素的重要性通過這些森林生物來提取所需的營養(yǎng)物質。在所研究的真菌中，可以選擇性地分解細胞壁組分纖維素和木質素 - 這是地球上最重要和最豐富的生物聚合物。

一個國際科學家小組對兩種白腐真菌進行了比較基因組分析，這兩種白腐真菌的基因組是在社區(qū)的DOE JGI下生成和注釋的。測序程序(CSP)。真菌Phanaerochaete chrysosporium(由DOE JGI在2004年測序)及其近親Ceriporiopisis subvermispora生物能源研究人員對生物能源研究人員感興趣，因為他們擁有能夠分解植物生物質的酶，因此可用于加速生物燃料的生產。該研究揭示了涉及木質纖維素降解的基因組之間存在顯著差異，進一步深入了解了白腐病如何進行骯臟工作的機制。

研究資深作者和DOE JGI合作者，美國農業(yè)部林業(yè)局森林產品部的Dan Cullen說：“我們有這么多人參與這個項目這一事實清楚地證明了對酶發(fā)現的興趣。”實驗室(FPL)。“在這種特殊情況下，人們會更多地考慮白腐真菌在碳循環(huán)中的作用。木質素是森林生態(tài)系統(tǒng)生物量中的一種頑固化合物，很少有真菌具有降解木質素的能力。甚至更少的真菌具有以這種有效速率選擇性去除木質素的能力。C. subvermispora是其能夠做到這一點的一個例外。“

Cullen和他的同事比較了真菌基因組，以了解更多關于C. subvermispora選擇性分解木質素的能力的基礎。了解這種選擇性木質素分解過程對紙漿和造紙工業(yè)來說是長期存在的興趣。據美國林紙協(xié)會稱，每年生產約1750億美元的紙漿和紙制林產品，占全國GDP的5%。

分析木材腐爛真菌的多樣性和參與木質纖維素降解的編目酶是由Igor Grigoriev領導的DOE JGI真菌基因組計劃的目標之一。“我們正在進行20多種此類真菌的功能比較基因組學過程，這些真菌經過測序或目前正在美國能源部JGI進行測序，”他說。“這應該讓我們更好地了解真菌中木質纖維素降解的多樣化和復雜機制，這些機制對森林生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的影響，并最終導致生物制漿的改善。”

肯特柯克，前FPL研究員，被認為是真菌木質素降解研究的領軍人物，提供了當前研究如何影響紙漿和造紙工業(yè)的觀點。“這源于明尼蘇達大學和FPL的基礎研究，他們應用了'生物制漿'的概念 - 木質素降解真菌對木材的部分腐爛，以減少機械制漿所需的能量。Cerioporiopsis subvermispora很快就成為了'biopulper'的選擇。“Kirk描述了用真菌處理木屑兩周后如何比未經處理的芯片需要少30%的制漿能量，以及戶外試驗如何在50噸規(guī)模上反復成功。“該技術尚未商業(yè)化采用，但隨著能源成本持續(xù)上升，應該越來越有吸引力，”柯克說。

通過研究共同作者Angel Martinez在西班牙馬德里西班牙國家研究委員會(CSIC)的研究小組進行的詳細生化分析，研究人員發(fā)現C. subvermispora基因組中含有更多的錳過氧化物酶和漆酶 - 可以加速降解木質素 - 比P. chrysosporium基因組。馬丁內斯補充說，他的小組的工作還揭示了其他木質素降解酶的存在，這些酶以前在C. subvermispora培養(yǎng)物中沒有發(fā)現。

“由于Phanaerochaete沒有漆酶，它們對于木質素降解并非絕對必要，”Cullen說，“盡管可能它們非常重要并且在Ceriporiopisis中發(fā)揮作用。最有說服力的部分是錳過氧化物酶的擴增和表達，其在木質素降解中的作用更為普遍。“

Cullen補充說，該論文還表明C. subvermispora基因組的纖維素降解部分相對于P. chrysosporium “有些受到抑制” ，這是進一步研究Ceriporiopisis基因組對木質素的選擇性的另一個角度。“它可能都是，”他說，“沒有一個簡單明確的最終答案。要真正在理解選擇性木質素降解機制方面取得直接進展，需要開發(fā)更多的實驗工具，例如用于遺傳分析的工具。這就是下一個。“

美國能源部JGI已經測試了比世界上任何其他機構更多的真菌，最近發(fā)布了2013年針對大規(guī)模基于序列的基因組科學項目的社區(qū)測序計劃(CSP)意向書。該呼吁的目標主題是與替代燃料，全球碳循環(huán)和生物地球化學中的DOE任務相關的主題。2013年CSP的高達50%的產能將分配用于解決植物和植物 - 微生物相互作用，微生物排放和溫室氣體捕獲，宏基因組學以及利用單細胞基因組學和DNA合成等DOE JGI能力的項目的項目。