Om beter te begrijpen hoe nuttige organismen (symbionten) worden overgedragen tussen gastheergeneraties, onderzoekers onderzochten de rol van bacteriën die in hun gastheer leven (endosymbionten) op de voortplanting van schimmels, en de reproductieve genen die ze reguleren. De bacteriële endosymbiont, Burkholderia, wordt erkend als mutualist, waar beide soorten organismen baat hebben bij associatie, maar werd voorspeld te zijn geëvolueerd uit een parasitaire interactie met hun bodemschimmelgastheer, Rhizopus microsporus. Onderzoekers ontdekten dat endobacteriën die controle over de voortplanting vestigen, waarschijnlijk een sleutel waren tot deze evolutionaire overgang. Met behulp van dit model, onderzoekers genereerden ook de eerste transcriptomische dataset van seksuele reproductie in vroege schimmels en ontdekten genen die cruciaal zijn voor dit proces.

Bij afwezigheid van de Burkholderia endobacteriën, de Rhizopus-schimmel kan niet optreden als plantpathogeen, het kan zich niet ongeslachtelijk voortplanten, en onderzoekers hebben nu ontdekt dat endobacteriën ook de seksuele voortplanting reguleren. Het werk werpt licht op een slecht begrepen groep olieachtige of olieproducerende schimmels, en de impact die deze mutualistische interactie heeft op deze potentiële grootschalige biodieselproducerende schimmels.

In erfelijke mutualismen, gastheren geven nuttige symbionten door tussen generaties. De oorsprong van deze relatie is echter is vaak antagonistisch en de parasiet moet eerst zijn eigen overdracht veiligstellen voordat hij met de gastheer gaat werken. Gebruikmakend van de mutualistische relatie tussen de plantpathogene schimmel Rhizopus microsporus (Rm) en Burkholderia endobacteriën, een gezamenlijke inspanning onder leiding van onderzoekers van de Cornell University en wetenschappers van het Joint Genome Institute, een DOE Office of Science User Facility werd uitgevoerd om te begrijpen hoe de antagonistische-naar-mutualistische overgang plaatsvindt. Rhizopus is een schimmelziekteverwekker van gewassen, inclusief kandidaat-bio-energiegrondstoffen zonnebloem, en maïs, en een deel van de olieproducerende Mucoromycotina-groep, waarover weinig bekend is. Het Cornell-team kweekte en experimenteerde met de schimmels en bacteriën, terwijl het DOE JGI-team een ​​gastheergenoom (Rm ATCC 52813) heeft gesequenced en geannoteerd als onderdeel van het 1000 Fungal Genomes-project.

Zoals gemeld in de 29 november, 2017 uitgave van Natuurcommunicatie , het team ontdekte dat de schimmel sterk afhankelijk is van de Burkholderia-endobacteriën om zich zowel seksueel als ongeslachtelijk te vermenigvuldigen. Deze afhankelijkheid is consistent met het verslavingsmodel van mutualisme-evolutie; in dit geval, de endobacteriën controleren de expressie van ras2-1, een gen dat cruciaal is voor reproductieve ontwikkeling, waardoor de schimmel afhankelijk is van de voortdurende aanwezigheid van de bacteriën. Door het Rm-Burkholderia-symbiosemodel te bestuderen, het team was in staat om de voortplantingsroutes in verschillende takken van het schimmelrijk te reconstrueren, het genereren van de eerste transcriptomische dataset van seksuele reproductie in vroege schimmels om geslachtsrelevante genen in schimmels te vinden. Ze ontdekten ook kandidaat-genen, geconserveerd in heel Mucoromycotina, die betrokken lijken te zijn bij het identificeren van feromonen die cruciaal zijn voor deze voortplantingsroute van schimmels.

Zonder de mutualistische Rm-Burkholderia relatie, Rhizopus is geen plantpathogeen en kan zich ook niet gemakkelijk voortplanten. Tot dusver, Van alle endosymbionten die in schimmels zijn ontdekt, is aangetoond dat ze een aanzienlijke invloed hebben op het lipidenmetabolisme van de gastheer. Aangezien deze olieproducerende schimmels potentiële duurzame bronnen van alternatieve brandstoffen zijn, dus het begrijpen van schimmel-bacteriële relaties kan licht werpen op hoe deze interacties de lipideproductie in Mucoromycotina en hun potentieel voor industrieel gebruik beïnvloeden.