SZBK-s kutatók részvételével újabb kiemelkedő gomba genomikai eredmények láttak napvilágot

IMG_3262-1.jpg

 

A Szegedi Biológiai Kutatóközpont munkatársai Nagy László vezetésével már évek óta vizsgálják a gombák és a növények között kialakult szimbiózis egyik formáját, a mikorrhizát. Ez, a mindkét fél számára hasznos szimbiózis a növény gyökerén kialakult kapcsolódás révén valósul meg. A mikorrhizás gombák egymástól függetlenül már többször megjelentek az evolúció során (konvergens evolúció), de hogy milyen „eszközökkel” valósítják meg ezt az életformát, az napjainkig nem tisztázott. Új cikkük, amely a Nature Communications-ben jelent meg, többek között erre a kérdésre is választ ad.

Mikorrhizás gombák evolúciós törzsfája

A most megjelent publikáció folytatása annak, a mikorrhizás gombákon végzett első nagyszabású genomikai vizsgálatnak, amelynek eredményei 2015-ben a Nature Genetics-ben jelentek meg. Francis Martin (INRA-Nancy) vezetésével, az SZBK Lendület Gomba Genomika és Evolúció Csoportja és a Joint Genome Institute (JGI, Igor Grigoriev) 135 gomba genomból álló adatbázist állított össze, amely egyedülálló lehetőséget nyújt a mikorrhizas életmód evolúciós hátterének vizsgálatához. A JGI a genomok szekvenálását végezte, míg az SZBK-ból Nagy László és Kiss Enikő a növényi sejtfalat lebontó enzimrendszereket és a mikorrhizás életmód konvergens evolúciójának mechanizmusait vizsgálta. Arra keresték a választ, hogy a függetlenül megjelent mikorrhizás gombacsoportok mennyiben használnak hasonló, vagy eltérő genetikai eszköztárat. Az eredményeik azt sugallják, hogy különbségek vannak az alkalmazott génkészletek között, ugyanakkor ezek a gén szettek nem tekinthetőek evolúciós újításoknak, mert már a mikorrhizaképzés megjelenése előtt is rendelkezésre álltak. Ezt a megállapítást az úgynevezett filosztratigráfia nyújtotta, ami egy bioinformatikai módszer, segítségével megbecsülhető a gének evolúciós kora.

A mikorrhizás életmódra való átállás számos változást okozott a gombák életvitelében. A kutatások igazolták, hogy a gombák nagy mennyiségben expresszálnak kisméretű szekretált fehérjéket, amelyek funkciója egyelőre ismeretlen, de feltehetően a növényi partnerrel való kommunikációban játszanak szerepet. A mikorrhizás gombák ugyanakkor elveszítették növényi sejtfal bontásához szükséges enzimeket kódoló gének jelentős részét. Ezek a fajok szaprotróf életmódú ősökből fejlődtek ki, amelyek rendelkeztek a faanyagok bontásához nélkülözhetetlen és a bioüzemanyag kutatásban is emiatt fontos növényi sejtfalbontó enzimekkel. Az összehasonlító genomikai vizsgálatok viszont meglepő eredményt hoztak. Míg korábban azt gondoltuk, hogy a mikorrhizás gombák egyöntetűen megszabadultak ezektől az enzimektől, az új genomi adatok alapján arra lehet következtetni, hogy számos mikorrhizás faj mégiscsak megtartott különböző géneket, amelyek között feltételezhetően a faanyag és/vagy ligninbontásért felelősek is jelen vannak. Ez egy új felfedezés, ami azt sugallja, hogy a mikorrhizás gombák is hozzájárulnak az elhalt növényi anyagok lebontásához; ez eddig ismeretlen volt ezen gombacsoporttal kapcsolatban.

A további kutatások arra irányulnak,
hogy megismerjék azokat a makro- és mikroevolúciós folyamatokat, amelyek a
mikorrhizás gombák diverzifikációjának hátterében állnak, valamint a szimbiózishoz
kötődő gének működéséről és feladatairól pontosabb képet kapjanak.