瑞士弗里堡大学最新研究揭示丛枝菌根真菌和病原真菌之间的相似性和差异性！

真菌几乎遍布地球上的每个生态位，包括有生命的植物。为了在宿主高度复杂和动态的环境中茁壮成长，植物病原菌和共生菌需要避免或应对植物免疫系统的反应（Nature Reviews Microbiology | 权威综述解读菌根共生中的独特和共同特征；Science | 菌根真菌可以塑造生态系统对环境变化的反应！）。因此，真菌和植物之间的相互作用通常被认为是正在进行的军备竞赛。可以说，植物与真菌之间最普遍，最广泛，且在进化上最古老的联系是与丛枝菌根真菌的共生。绝大多数陆地植物都参与了这种联系，从而为宿主带来了很多益处。化石记录和分子钟的研究表明，AMF亚门球菌纲出现于4.5亿年前，是专性植物共生菌。

AMF的一个显著特征是其恒定的共生细胞组织。菌丝和孢子都含有数百到数千个细胞核，没有明显的细胞分化(图1)。它们不同寻常的生活史、明显缺乏性别以及古老的进化起源，使得AMF被称为 "进化丑闻"。理论预言，这种古老的共生无性的基因组应该积累了一种突变负担，使它们无法生存数亿年。那么，AMF是如何在如此漫长的时间内保持成功的呢？

图1. Rhizophagus diaphanus的孢子和菌丝体现了树枝真菌的共生状态

近日，Trends in Plant Science发表了瑞士弗里堡大学Didier Reinhardt教授课题组题为Lineage-Specific Genes and Cryptic Sex: Parallels and Differences between Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Fungal Pathogens的综述论文，讨论了菌根真菌与病原真菌基因组的相似性和差异性。

丛枝菌根真菌（AMF）以专性根共生体的形式生活在几乎所有陆地植物。长期以来，它们一直被视为无性繁殖者，已经无数次地繁殖了数百万年。然而，对Rhizophagus irregularis和其它AMF的基因组研究显示出许多表明性别的特征。出乎意料的是，R.irregularis的特定分离株的比较基因组学揭示了意想不到的株间多样性，结果表明AMF携带大量的Lineage-Specific（LS）基因。有趣的是，先前已在许多植物和人类的病原真菌中报道了隐性和LS基因组区域。这些区域编码分泌的效应蛋白和其他毒力蛋白，以及一组扩展的信号传导成分（例如蛋白激酶），表明在AMF中非生物和生物环境的感知和相互作用中具有相似的作用。AMF和病原真菌的基因组在与信号相关的基因家族的扩增中表现出相似性。相比之下，预测的AM分泌型效应子基因倾向于更保守（由核心基因编码），而病原菌的效应子通常由LS基因编码。本文讨论了这些基因组相似性和差异性，并强调了它们对AMF适应环境和共生功能的潜在相关性。

图2. 共享基因空间的菌根真菌(AMF)菌株和AMF基因组的概念图

图3. 预测的Rhizophagus irregularis和丛枝菌根真菌（AMF）的酪氨酸激酶的域分布

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