Генетические различия между двумя очень похожими грибами, один из которых привел к Quorn™, запатентованному заменителю мяса, а другой, который входит в число самых опасных патогенов сельскохозяйственных культур в мире, выявили важные особенности, которые диктуют очень разные образы жизни пары.
В то время как производитель Quorn™ культивирует штаммы Fusarium venenatum путем ферментации в микопротеиновое тесто для потребления человеком, фермеры пытаются бороться с Fusarium graminearum, поскольку этот широко распространенный грибковый патоген проникает во многие культуры и угрожает глобальной продовольственной безопасности.
Исследователи выявили несколько существенных различий между грибковой парой, которые, кажется, делают F. graminearum неприятным, особенности, которые обещают цели для борьбы с болезнью. Результаты, полученные командой из Rothamsted Research, опубликованы сегодня в журнале BMC Genomics.
Команда обнаружила, например, что F. venenatum не содержит некоторых кластеров генов, которые производят вспомогательные соединения или вторичные метаболиты, которые производятся F. graminearum во время успешного заражения пшеницы.
«Используя улучшенное компьютерное программное обеспечение, мы улучшили предсказания генов и предсказания кластеров генов вторичных метаболитов у обоих видов до уровня, недоступного для большинства других видов нитчатых грибов», - говорит Роберт Кинг, ведущий биоинформатик группы в Ротамстеде.
Подчеркивая важность результатов, Кинг отмечает: «Все эти улучшенные данные немедленно доступны в открытом доступе через ENSEMBL [базу данных генома]. В среднесрочной перспективе должна быть возможность разработать устойчивую стратегию контроля. для этого глобально важного патогена, поражающего злаки».
Команда также подтвердила различия в стратегиях спаривания, в частности то, что патогенный грибок может спариваться сам с собой, что влияет на передачу генов между поколениями и механизмы восстановления генома, тогда как грибу Quorn™ необходимо найти себе пару.
И они обнаружили, что ключевые области хромосом, центромерные области, у доброкачественных грибов на 25% меньше по неизвестным причинам, но они предлагают «отличную отправную точку для последующих исследований», отмечает Ким Хаммонд-Косак., специалист по молекулярной патологии растений в Ротамстеде и руководитель исследовательской группы.
«Это важная и увлекательная работа, которая показывает множество различий между F. venenatum и патогеном растений F. graminearum на различных уровнях», - говорит Роб Джонсон, научный руководитель и специалист по ферментации в Quorn. Еда.
«Несмотря на тесную связь, выявленную секвенированием, - продолжает Джонсон, - различия в образе жизни записаны глубоко в геномах этих грибов, причем сапрофитный F. venenatum демонстрирует ряд генов, отвечающих за расщепление органических материи, в то время как F. graminearum содержит уникальные гены вторичных метаболитов и больше посвящены ее патогенной природе».
Джонсон добавляет: «Подтверждение непатогенной природы видов, использованных для создания Quorn™, и понимание генетики, раскрываемой этими данными, сделает эту статью тем документом, к которому Quorn™ будет возвращаться много раз по мере того, как мы улучшаем его. наш процесс и развивать наш бизнес."
В отдельном исследовании, также финансируемом в Ротамстеде Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам, команда исследовала пангеном F. graminearum, эталонный геном, который включает генетический состав патогена и также те из его различных штаммов.
«Теперь мы можем сразу определить, какие из недавно предсказанных кластеров генов вторичных метаболитов и небольших эффекторных последовательностей секретируемых белков обнаружены во всех патогенных штаммах F. graminearum», - говорит Хаммонд-Косак.
"Эти последовательности затем становятся мишенями для гораздо более узкого набора последующих исследований функций генов у F. graminearum с помощью обратных генетических экспериментов, чтобы точно определить гены, необходимые для болезнетворных способностей этого патогена."
Хаммонд-Косак заключает: «Начиная с фундаментальных новых знаний, полученных в результате этих исследований, мы начали создавать устойчивый процесс обнаружения и борьбы с болезнями».