Исследователи грибов использовали вариант «Двадцати вопросов», чтобы определить, подпадают ли разлагающие древесину грибы под один из двух основных классов. Если грибок может разрушить все компоненты — целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин — стенок растительных клеток, это считается грибком белой гнили. Если грибок может разрушать только целлюлозу и гемицеллюлозу, но не лигнин, они классифицируют его как грибок бурой гнили. Известные грибы белой гнили производят определенные разлагающие лигнин ферменты, называемые пероксидазами класса II (POD), и различные ферменты, которые действуют после кристаллической целлюлозы.
В исследовании, опубликованном в Интернете за неделю от 23 июня 2014 г. в Proceedings of the National Academy of Sciences, группа исследователей грибов, возглавляемая Объединенным институтом генома Министерства энергетики США (DOE JGI), предлагает классифицировать древесные грибы как белую гниль. или коричневая гниль может быть не такой явной, как считалось ранее. Открытие усложняет, но также расширяет спектр стратегий грибкового разложения, которые необходимо изучить для коммерциализации процесса производства биотоплива.Это открытие было сделано после того, как исследователи проанализировали 33 генома грибов базидиомицетов, 22 из которых относятся к разложению древесины, четыре из которых были недавно секвенированы DOE JGI.
Основываясь на ранее секвенированных геномах, команда обнаружила, что два из новых грибов, Botryobasidium botryosum и Jaapia argillacea, имеют атакующие целлюлозу ферменты, характерные для грибов белой гнили, но не имеют POD, что делает их похожими на грибы бурой гнили. Применяя статистический процесс, называемый анализом основных компонентов (PCA), чтобы найти сходство у грибов на основе их генов, разрушающих биомассу растений, они обнаружили, что два новых гриба сгруппированы близко к Phanerochaete chrysosporium, первому секвенированному виду белой гнили. Это было любопытным открытием, потому что новые грибы были филогенетически далеки от P. chrysosporium и, более того, не имели POD.
Затем команда вырастила изоляты B. botryosum и J. argillacea на сосне и осине. Они обнаружили, что грибы поверхностно разрушали деревянные поверхности, но в определенных областях, пошли дальше и разрушили клеточные стенки и удалили целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин.«[Они] демонстрируют сходство с грибами белой гнили во всех предполагаемых ферментах, активных в отношении углеводов и лигнина, и могут разлагать все компоненты древесины, но они делают это без POD, которые являются признаком белой гнили», — сообщила команда в своем бумага. Они также обнаружили корреляцию между генами вторичного метаболизма, которые имеют решающее значение для выживания грибов, и грибами бурой гнили.
Эти результаты, добавили они, предполагают, что воспринимаемая дихотомия белой гнили и коричневой гнили является слишком упрощенной, и предполагают, что возможности грибкового разложения древесины следует классифицировать по континууму.Глава DOE JGI Fungal Genomics Игорь Григорьев отметил, что это не первый раз, когда они видят геном, который, казалось, стирает границы между белой гнилью и коричневой гнилью. «Мы думали, что видели аномалию с ранее секвенированным грибком белой гнили Schizophyllum commune», — сказал он. «Теперь мы видим тенденцию.
Это ценность наличия нескольких точек данных и большого количества последовательностей генома грибов. В этом весь смысл масштабной геномики грибов».
Дэн Иствуд, исследователь грибов из Университета Суонси, который не принимал участия в исследовании, отметил, что грибы не обязаны соблюдать правила, чтобы проявлять форму гниения. «Рукопись очень своевременна и свидетельствует о том, что многие люди в этой области подозревали в течение некоторого времени — что простые дескрипторы разложения древесины не обязательно отражают разнообразие стратегий разложения, проявляемых грибами», — сказал он. «Это особенно актуально при обсуждении механизма разложения древесины коричневой гнили, когда у отдаленно родственных видов развились внешне похожие механизмы разложения. В этой рукописи используется информация о последовательности всего генома, чтобы обрисовать аргумент в пользу продвижения нашего понимания разложения древесины от упрощенного белого к коричневому. дихотомия гнили ".«Это первый раз, когда мы видим образцы белой гнили без этого конкретного фермента», — добавил Григорьев. «Это говорит нам о том, что эти грибы разлагают лигнин другими способами, что говорит о том, что POD — не единственный маркер белой гнили.
Теперь, когда ясно, что это не единственный игрок, мы должны расширить наш поиск ферментов, которые могут применяться в биоэнергетике. важно определить целый ряд природных ферментов, которые можно использовать для разработки биотоплива второго поколения с точки зрения расщепления лигнина и других компонентов в стенках растительных клеток ».Иствуд добавил, что эта работа позволяет исследователям начать понимать стратегии распада в сложных средах обитания. «Дерево — это сложный субстрат в сложной окружающей среде», — сказал он. «Эволюция механизмов гниения также будет сложной, и разнообразие комплементарных генов будет отражать полифилетическую природу внешне схожих стратегий разложения. Будущие задачи состоят в том, чтобы лучше определить химическую среду во время разложения древесины в сочетании с ферментативной активностью различных видов, которые соответствующим образом отражают их специфическую экологию ».