Nature Communications | 研究揭示地衣真菌共生体之间碳水化合物降解和运输潜力的巨大差异！

稳定的真菌与藻类或蓝细菌的联合共生，通常被称为地衣，在发现和研究共生的历史中占有突出的地位。瑞士植物学家Simon Schwendener首次描述了真菌与微生物光共生体的配对，提出地衣真菌共生体从其光合作用伙伴的"同化物"中获取营养。近一百年后，科研人员发现这些转移的光合作用物质在藻类和蓝细菌的情况下分别是多元醇和葡萄糖。科研人员追踪了藻类固定碳向真菌细胞的转移，在那里他们发现它被转化为甘露醇和阿拉伯糖醇。真菌-光合作用的关系被广泛地解释为赋予了所产生的地衣体对外部碳水化合物的净独立性。因此，地衣真菌共生体被归类为活体营养型，而共生体的结果，即地衣体，被归类为"光合碳自养生物"或"复合自养生物"。

2022年5月12日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了加拿大阿尔伯塔大学Toby Spribille团队的最新相关研究成果，题为Large differences in carbohydrate degradation and transport potential among lichen fungal symbionts的研究论文。

地衣共生体被认为是通过固定碳从光合作用的共生体转移到真菌中而稳定的。在其他真菌共生体中，碳水化合物的增补与植物细胞壁降解酶的减少相关，但地衣真菌共生体（LFSs）是否如此还不清楚。在这篇文章中，科研人员预测了地衣真菌46个基因组中编码碳水化合物活性酶（CAZymes）和糖转运蛋白的基因，地衣真菌是现存最大的LFSs支系。所有的LFSs都拥有一个强大的CAZyme库，包括作用于纤维素和半纤维素的酶，这一点已被实验证实。然而，CAZymes的基因数量和预测功能差别很大，一些真菌共生体拥有与众所周知的腐生真菌一样的酶库。这些结果表明，真菌与光养生物的稳定关系本身并不导致真菌CAZyme的损失，并支持长期以来的假设，即一些地衣可能用外部来源的碳增加固定的二氧化碳。

图1：在Lecanoromycetes和Ascomycota相关类别的进化过程中，CAZymes和糖转运蛋白的分布和祖先状态

图2：根据系统发育校正的主成分分析，参与分解不同复杂植物多糖的CAZyme集的相似性

图3：参与纤维素（GH5）和半纤维素（GH43）分解的两个CAZyme家族的基因树

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”