Een van de kanshebbers voor 's werelds grootste levende organisme is iets dat gewoonlijk als veel kleiner wordt beschouwd dan een blauwe vinvis, of een torenhoge sequoia. Dit specifieke organisme is zo groot, men heeft een luchtkaart nodig om de grootte te begrijpen, en zelfs dan is het niet helemaal zichtbaar omdat het meeste ondergronds is. Het is een exemplaar van de schimmel Armillaria ostoyae, twee decennia geleden voor het eerst ontdekt, hoewel men toen dacht dat het een paar millennia oud was, en zo groot dat het verspreid is over bijna vier vierkante mijl - een ruimte gelijk aan een zesde van Manhattan, of bijna 8, 300 olympische zwembaden - en weegt maar liefst drie blauwe vinvissen samen.

Pure grootte terzijde, Armillaria schimmels domineren in een geheel andere categorie:ze behoren tot de meest verwoestende schimmelpathogenen, het veroorzaken van wortelrotziekte in meer dan 500 plantensoorten die in bossen voorkomen, parken en wijngaarden. Als witrotschimmels, ze zijn in staat om alle componenten van plantencelwanden af ​​te breken - cellulose, hemicellulose en lignine - een mogelijkheid die bio-energieonderzoekers interesseert die op zoek zijn naar methoden om plantaardige biomassa op een kosteneffectieve manier om te zetten in alternatieve brandstoffen. Gerapporteerd op 30 oktober, 2017 uitgave van Natuur Ecologie &Evolutie , een internationaal team onder leiding van László G. Nagy van het Biological Research Center van de Hongaarse Academie van Wetenschappen en met onderzoekers van het U.S. Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), een DOE Office of Science gebruikersfaciliteit, gesequenced en geanalyseerd vier Armillaria schimmels, waaronder A. ostoyae, en vervolgens deze genomen vergeleken met die van verwante schimmels om de evolutie van Armillaria het vermogen om zich te verspreiden en te infecteren, en breken effectief alle componenten van plantencelwanden af.

" Armillaria soorten behoren tot de meest verwoestende bospathogenen, verantwoordelijk voor de achteruitgang van bossen in veel gematigde streken. Er is dan ook veel belangstelling voor het ontwikkelen van strategieën tegen Armillaria spp, in de richting waarvan inzicht in hoe ze in de natuur functioneren de eerste stap zou kunnen zijn, " zei senior auteur Nagy. "We zijn geïnteresseerd in hoe Armillaria gebruik plantencelwandafbrekende enzymen (PCWDE's) wanneer ze worden geconfronteerd met potentiële waardplanten."

Volgens studie co-auteur James Anderson van de Universiteit van Toronto, Armillaria soorten komen zeer vaak voor in noordelijke gematigde bossen en hebben een bijna identieke morfologie van het vruchtlichaam, maar een verschillende levensstijl. Bijvoorbeeld, A. gallica is vooral een afbreker van hardhout en is geen ziekteverwekker van coniferen. In tegenstelling tot, A. ostoyae kan een zeer agressieve wortelrotpathogeen zijn van sparren, dennen, en andere coniferen, veroorzaakt tot 100 procent sterfte van coniferenzaailingen.

"Beide schimmels hebben een groot effect op de samenstelling van bosboomsoorten en op koolstofcycli, " zei Igor Grigoriev, DOE JGI Fungal Program Head en een co-auteur van de studie. "Beide kunnen ons helpen de mechanismen van de afbraak van lignocellulose beter te begrijpen. deze behoorden tot de eerste vertegenwoordigers van de Physalacriaceae-familie en werden gesequenced als onderdeel van het 1000 Fungal Genomes-initiatief van de DOE JGI om referentiegenomen te produceren van elk van de meer dan 500 erkende families van schimmels om hiaten in de Fungal Tree of Life op te vullen."

Afgezien van A. ostoyae, het team heeft ook de genomen van A. cepitipes gesequenced en geanalyseerd, A. gallica en A. solidipes . Deze genomen werden vervolgens vergeleken met 22 schimmelgenomen, veel eerder gesequenced en geannoteerd door de DOE JGI. Ze catalogiseerden 20 genfamilies gerelateerd aan pathogeniteit in de schimmels, en identificeerde verrijkte PCWDE-families, hoe beter om voedingsstoffen in dood hout efficiënt af te breken en toegang te krijgen. Om de ongewoon grote genomen van schimmels in de Armillaria geslacht, ze vonden ook dubbele genen, suggereren Armillaria evolueerde voornamelijk door uitbreiding van de genfamilie en niet door transponeerbare elementen of 'springende genen'. De Armillaria schimmelgenomen zijn allemaal beschikbaar op het DOE JGI schimmelgenomics-portaal MycoCosm, samen met de schimmelgenoomsequenties die ter vergelijking worden gebruikt.

Nagy wees er ook op dat het onderzoek ook licht werpt op een van de al lang bestaande vragen in de biologie:de evolutie van meercelligheid. "Onze vergelijkende genomica- en RNA-Seq-gegevens suggereren dat de ontwikkeling van rhizomorfen - schoenveterachtige structuren die zich door het substraat verspreiden op zoek naar nieuwe voedselbronnen en enkele meters onder de grond kunnen steken - veel gemeen hebben met die van vruchtlichamen - beide zijnde complexe meercellige structuren, " hij zei.

Net zoals goed georganiseerde teams meer kunnen bereiken dan zelfs getalenteerde individuen, de evolutie van meercelligheid is van groot belang omdat meercellige organismen functies kunnen uitvoeren die buiten het bereik van afzonderlijke cellen liggen. In aanvulling, A. ostoyae's verzameling van plantaardige biomassa-afbrekende enzymen zou kandidaten kunnen bieden voor gebruik met bio-energiegrondstoffen om biobrandstoffen en bioproducten te genereren die met meer conventionele benaderingen moeilijk economisch te genereren zouden zijn.