Генетические различия между полезным и патогенным грибом рода Fusarium

Генетические различия между двумя очень похожими грибами — одним, который используется для производства заменителя мяса Quorn (Fusarium venenatum), и другим, являющимся одним из самых опасных патогенов сельскохозяйственных культур (Fusarium graminearum), — выявили ключевые особенности, определяющие их противоположный образ жизни.

Исследователи из Rothamsted Research, опубликовавшие работу в журнале BMC Genomics, обнаружили несколько значимых различий, которые делают F. graminearum опасным.

Ключевые генетические различия

  • Вторичные метаболиты: У F. venenatum отсутствуют некоторые кластеры генов, отвечающие за синтез вторичных метаболитов. Эти соединения производятся F. graminearum при успешном заражении пшеницы.
  • Стратегия размножения: Патогенный гриб F. graminearum способен к самооплодотворению, что влияет на перенос генов между поколениями и механизмы репарации генома. Гриб, используемый для Quorn, для размножения должен найти партнера.
  • Строение хромосом: Центромерные области хромосом у безвредного гриба F. venenatum на 25% меньше, чем у патогена. Причины этого неизвестны, но это дает отличную отправную точку для дальнейших исследований.

Значение исследования

  • Улучшенные компьютерные модели позволили получить детальные предсказания генов и кластеров генов вторичного метаболизма для обоих видов. Все эти данные находятся в открытом доступе в базе данных ENSEMBL.
  • Исследование подтверждает непатогенную природу F. venenatum, используемого для производства Quorn.
  • Генетические различия отражают образ жизни: у сапротрофного F. venenatum много генов для разложения органики, а у F. graminearum — уникальные гены для вторичных метаболитов, определяющие его патогенность.

Перспективы для контроля болезней

Параллельное исследование пано-генома F. graminearum (включающего геномы различных штаммов) позволяет:

  • Выявить, какие из предсказанных кластеров генов вторичных метаболитов и эффекторных белков присутствуют во всех патогенных штаммах.
  • Сфокусировать дальнейшие исследования на этих мишенях, используя методы обратной генетики, чтобы определить гены, необходимые для способности гриба вызывать заболевание.

Это создает основу для разработки устойчивой стратегии контроля этого глобально значимого патогена злаковых культур.