Genome Research | 剑桥大学研究揭示丛枝菌根真菌扩展基因库以适应生态位的机制!

丛枝菌根 (AM) 共生体已有数亿年的历史，世界上大多数植物物种都是AM真菌 (AMF) 的宿主。因此，这些真菌存在于广泛的环境中，甚至可以同时与多种植物物种共生。AMF的复杂生命周期表明其需要强大的发育和表型可塑性。然而，尽管AMF携带减数分裂相关基因，并且已经描述了源自两个亲本菌株的异核菌株，但从未报道过作为减数分裂产物的基因不同菌株，并且缺乏有性繁殖的直接证据。这导致了AMF是古代无性生物的假设，这就提出了一个关键问题，即这些真菌如何能够使其基因库多样化并填补如此多样的生态位。

2021年11月12日，国际权威学术期刊Genome Research发表了英国剑桥大学Eric Miska和Uta Paszkowski（PNAS | 英国剑桥大学揭示植物和共生真菌之间古老关系的新亮点：一种菌根相关的受体类激酶！PNAS | 植物膜受体如何在共生和免疫信号之间取得微妙的平衡？eLife | 宾夕法尼亚州立大学通过宿主反应的遗传结构揭示了丛枝菌根对玉米栽培的重要性！）团队的最新相关研究成果，题为Transcriptional activity and epigenetic regulation of transposable elements in the symbiotic fungus Rhizophagus irregularis的研究论文。

丛枝菌根 (AM) 真菌与大多数陆地植物物种形成互惠关系。AM真菌长期以来一直被认为是古老的无性生殖。长期的克隆进化对于真核生物谱系来说意义重大，并表明替代机制对促进遗传变异促进适应的重要性。本研究评估了转座因子在产生这种基因组多样性方面的潜力。Rhizophagus irregularis发育过程中TE的动态表达表明正在进行的TE活动。结果发现增变基因样元件位于属于高度扩展的基因家族的基因附近。R. irregularis的全基因组表观基因组分析提供了在TE基因座发生DNA甲基化和小RNA合成的直接证据。结果支持一个模型，其中TE活动塑造了基因组，而DNA甲基化和小RNA介导的沉默控制了它们的过度增殖。本研究提出，控制良好的TE活性直接有助于AM真菌的基因组进化。

图 1. R. irregularis孢子发育过程中的转座子表达

图 2. R. irregularis孢子中转座子和DNA甲基化之间的相互作用

图 3. 基因的甲基化状态

图 4. 基因相对于TE的位置

图 5. 2'-O-甲基化和Argonaute负载小RNA的分离

图 6. 产生小RNA的基因座的基因组起源

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