Эволюция шиитаке: геномное исследование грибов-разрушителей древесины
Грибы шиитаке (род Lentinula) — это грибы белой гнили, способные разлагать все компоненты древесины: целлюлозу, гемицеллюлозу и самый прочный полимер — лигнин. Новый анализ, опубликованный в Proceedings of the National Academy of Sciences, расширяет генеалогическое древо этого рода и исследует ферменты, которые эти грибы используют для разрушения древесины.
Ключевые выводы исследования
- Эволюция и происхождение. Род Lentinula отделился от общего предка около 28 миллионов лет назад. Впоследствии он разделился на четыре основные группы: линию в Австралазии и виды L. aciculospora, L. raphanica и L. boryana в Америках. Анализ филогенетических связей указывает, что культивируемый шиитаке (Lentinula edodes) зародился в тропиках Азиатско-Австралийского региона.
- Генетическое разнообразие. Пангеномный анализ показал значительно большее генетическое разнообразие у диких видов Lentinula по сравнению с культивируемыми сортами, что подчеркивает потенциальную угрозу для сохранения диких популяций.
- Ферменты разложения. Ферменты, которые грибы Lentinula используют для разрушения древесины, оказались высококонсервативными у разных видов. Многие виды имеют очень похожие ферменты, разрушающие клеточную стенку растений (PCWDEs), включая углевод-активные ферменты, оксидоредуктазы и цитохромы P450. Это объясняет, почему такие виды, как L. raphanica, смогли адаптироваться к средам обитания от Алабамы до Бразилии.
Значение исследования
Понимание геномов Lentinula и их эволюции может предложить стратегии для преобразования растительных отходов в сахара для производства биотоплива. Кроме того, эти грибы играют ключевую роль в глобальном углеродном цикле, высвобождая углерод, ранее запертый в древесине.
Исследование стало результатом глобального сотрудничества 39 ученых из восьми стран. Секвенирование геномов и транскриптомов было выполнено в рамках программы Community Science Program (CSP) в Объединенном институте генома (JGI) Министерства энергетики США (DOE).