Размер белой гнилевой грибницы объясняется широтой вовлеченных генных семейств

Среди претендентов на звание крупнейшего живого организма — гриб Armillaria ostoyae. Его мицелий, обнаруженный два десятилетия назад (но существовавший, предположительно, несколько тысячелетий), занимает площадь почти 4 квадратные мили (сопоставимо с 1/6 Манхэттена или ~8300 олимпийскими бассейнами) и весит как три синих кита.

Armillaria — одни из самых разрушительных грибных патогенов, вызывающих корневую гниль у более чем 500 видов растений. Как грибы белой гнили, они способны разлагать все компоненты клеточной стенки растений (целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин), что представляет интерес для биоэнергетики.

Международная команда под руководством Ласло Г. Надя из Венгерской академии наук при участии Объединенного института геномики Министерства энергетики США (DOE JGI) секвенировала и проанализировала геномы четырех видов Armillaria (A. ostoyae, A. cepistipes, A. gallica и A. solidipes) и сравнила их с 22 геномами родственных грибов. Исследование опубликовано 30 октября 2017 года в Nature Ecology & Evolution.

Ключевые выводы:

• Для объяснения необычно больших геномов Armillaria обнаружены дуплицированные гены. Эволюция шла в основном за счёт расширения генных семейств, а не за счёт транспозонов ("прыгающих генов").
• Каталогизировано 20 семейств генов, связанных с патогенностью.
• Выявлены обогащенные семейства ферментов, разлагающих клеточную стенку растений (PCWDEs), что позволяет эффективно разрушать древесину.
• A. gallica в основном разлагает лиственные породы и не является патогеном хвойных. В отличие от неё, A. ostoyae — высокоагрессивный патоген корневой гнили пихт, сосен и других хвойных, вызывая до 100% гибели сеянцев.
• Исследование также проливает свет на эволюцию многоклеточности. Сравнительная геномика и данные RNA-Seq показывают, что развитие ризоморфов (шнуровидных структур, распространяющихся в субстрате в поисках пищи) имеет много общего с развитием плодовых тел — оба являются сложными многоклеточными структурами.

Геномы грибов Armillaria доступны на портале DOE JGI MycoCosm. Коллекция ферментов A. ostoyae, разлагающих биомассу растений, может предоставить кандидатов для использования с биоэнергетическим сырьём для генерации биотоплива.