真菌依靠細(xì)菌來調(diào)節(jié)其生殖機(jī)器的關(guān)鍵組成部分

為了更好地了解有益生物(共生體)如何在寄主世代之間傳播，研究人員調(diào)查了生活在宿主內(nèi)部的細(xì)菌(內(nèi)共生體)對真菌宿主繁殖的作用，以及它們調(diào)節(jié)的生殖基因。細(xì)菌內(nèi)共生菌Burkholderia被認(rèn)為是共生的，其中兩種生物都受益于結(jié)合，但預(yù)計(jì)它們是與它們的土壤真菌宿主Rhizopus microsporus的寄生相互作用進(jìn)化而來。研究人員發(fā)現(xiàn)，建立對繁殖控制的內(nèi)生菌可能是這種進(jìn)化過渡的關(guān)鍵。利用該模型，研究人員還生成了第一個早期真菌有性繁殖的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，并發(fā)現(xiàn)了對這一過程至關(guān)重要的基因。

在沒有Burkholderia endobacteria的情況下，Rhizopus真菌不能作為植物病原體，它不能無性繁殖，研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，端粒菌也可以調(diào)節(jié)其有性生殖。這項(xiàng)工作揭示了一組知之甚少的含油或產(chǎn)油真菌，以及這種共生相互作用對這些潛在的大規(guī)模生物柴油生產(chǎn)真菌的影響。

在可遺傳的共生主義中，主人們在世代之間傳遞有益的共生體。然而，這種關(guān)系的起源往往是對立的，寄生蟲首先需要在與宿主合作之前確保自己的傳播。利用植物病原真菌Rhizopus microsporus(Rm)和Burkholderia endobacteria之間的共生關(guān)系，由康奈爾大學(xué)的研究人員和聯(lián)合基因組研究所的科學(xué)家共同開展了一項(xiàng)DOE科學(xué)用戶設(shè)施辦公室，以了解對抗性如何 - 發(fā)生了互惠轉(zhuǎn)型。根霉是一種真菌的作物病原體，包括候選生物能源原料向日葵和玉米，以及一部分產(chǎn)油的粘多糖菌群，其中鮮為人知。康奈爾大學(xué)的團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)并試驗(yàn)了真菌和細(xì)菌，而DOE JGI團(tuán)隊(duì)對一個宿主基因組(Rm ATCC 52813)進(jìn)行了測序和注釋，作為1000個真菌基因組項(xiàng)目的一部分。

正如2017年11月29日出版的Nature Communications報道，研究小組發(fā)現(xiàn)，這種真菌高度依賴于伯克霍爾德氏菌(Burkholderia endobacteria)，無論是性還是無性繁殖。這種依賴性與共生進(jìn)化的成癮模型一致;在這種情況下，內(nèi)生菌控制ras2-1的表達(dá)，ras2-1是一種對生殖發(fā)育至關(guān)重要的基因，使真菌依賴于細(xì)菌的持續(xù)存在。通過研究Rm-Burkholderia共生模型，該團(tuán)隊(duì)能夠在真菌王國的幾個分支中重建生殖途徑，在早期真菌中產(chǎn)生第一個有性生殖的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，以找到真菌中的性相關(guān)基因。他們還揭示了所有粘多糖的保守候選基因，這些基因似乎參與鑒定對這種真菌生殖途徑至關(guān)重要的信息素。

如果沒有共生的Rm-Burkholderia關(guān)系，Rhizopus既不是植物病原體，也不能輕易繁殖。到目前為止，所有在真菌中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)共生菌已被證明可顯著影響宿主脂質(zhì)代謝。由于這些產(chǎn)油真菌是替代燃料的潛在可持續(xù)來源，因此了解真菌 - 細(xì)菌關(guān)系可以闡明這些相互作用如何影響粘多糖的脂質(zhì)生成及其工業(yè)用途。

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