ニュース

Aug 16, 2023

デスキャップキノコのテングタケ属とハラタケ属のパンゲノミクスにより、侵入範囲における毒素遺伝子の動的な進化が明らかになった

The ISME Journal volume 17、pages 1236–1246 (2023)この記事を引用 1709 アクセス数 1 引用数 46 Altmetric Metrics の詳細 ヨーロッパの有毒キノコ Amanita phaloides (「デスキャップ」) は、

ISME Journal volume 17、pages 1236–1246 (2023)この記事を引用

1709 アクセス

1 引用

46 オルトメトリック

メトリクスの詳細

欧州産の有毒キノコであるテングタケ属（「死の帽子」）がカリフォルニアに侵入している。 デスキャップの有毒な二次代謝産物が侵入するにつれて進化しているかどうかは不明です。 私たちは、毒性の根底にあるMSDIN遺伝子を同定するためのバイオインフォマティクスパイプラインを開発し、カリフォルニアの侵襲的集団およびヨーロッパ範囲からの88のデスキャップゲノムを調査し、コア要素とアクセサリー要素の両方から構成されるこれまで予想されていなかったMSDINの多様性を発見しました。 各デスキャップ個体は独自の一連の MSDIN を所有しており、毒素遺伝子はカリフォルニアのサンプルとヨーロッパのサンプルで大きく異なります。 MSDIN 遺伝子は強力な自然選択によって維持されており、化学プロファイリングにより MSDIN 遺伝子が発現され、異なる表現型が得られることが確認されます。 私たちの化学プロファイリングでは、新しい MSDIN ペプチドも特定されました。 毒素遺伝子はゲノム内で物理的にクラスター化されています。 私たちは、ハラタケ目全体のゲノムで MSDIN を探索することで発見を文脈化し、MSDIN の多様性が属間の独立した遺伝子ファミリーの拡大に由来していることを明らかにしました。 また、「致死性のテングタケ属」クレード以外のテングタケ属で MSDIN が発見されたことも報告します。 最後に、Clavaria fumosa における MSDIN 遺伝子とそれに関連するプロセシング遺伝子 (POPB) の同定は、MSDIN の起源がこれまで考えられていたよりも古いことを示唆しています。 MSDIN の動的な進化は、MSDIN が生態学的相互作用を媒介する可能性を強調しており、進行中の侵入に MSDIN が関与していることを示しています。 私たちのデータは、収斂的に進化した動物の毒素との顕著な類似点を強調し、毒キノコの進化の歴史の理解を変えます。 私たちのパイプラインは、他の担子菌の二次代謝産物を探索するためのロードマップを提供し、創薬の探索を可能にします。

膨大な科学文献には、新しい環境に導入された生物の成功を可能にする生態学的および進化的メカニズムが特徴付けられています [1、2]。 研究は、生物侵入による生態学的および経済的被害の軽減を導くために使用されてきました[3]。 しかし、侵入生物学は主に植物 [4] および動物 [5] 種に焦点を当ててきました。 グラデューら。 [6] 真菌の侵入は植物や動物の侵入よりも一般的である可能性があり、真菌の目立たない性質が研究を妨げていることを示唆していると推測しています。 一方、侵入性の菌類は森林を荒廃させ [7]、いくつかの両生類やコウモリを絶滅寸前に追い込み [8、9]、人間の病気を引き起こしています [10]。 しかし、侵入性の非病原性（共生的で分解性）真菌が新しい環境で成功するための形質については、比較的ほとんど知られていない。

真菌の二次代謝産物 (SM) は、一次代謝産物とは異なり、生態学的相互作用を媒介すると考えられています [11]。 SM は多くの菌類に共通しており、競争を仲介し [12、13、14]、宿主範囲に影響を与え [15、16]、環境ストレス要因から保護することによって種のニッチを形成します [17、18、19]。 最近まで、SM プロファイルは、種内での変動が比較的少ないかまったくなく、種を定義すると考えられていましたが、新しいデータは、局所的な適応が種内の SM 多様性の集団固有のパターンとして現れる可能性を示唆しています [20]。 集団特異的な SM は種の地理的範囲に影響を与え、マクロ進化の推論に情報を与えます [20]。 真菌 SM に関する研究のほとんどは子嚢菌を対象としています。 キノコはその化学的性質、特に幻覚や中毒を引き起こす能力で悪名高いが、複雑な生活史、遺伝学、担子菌を操作する技術的課題により、キノコの SM の多様性をカタログ化するツールの開発が妨げられ、進化の歴史の記述が限られている。

「デスキャップ」テングタケ属 (Vaill. ex Fr.) Link は、悪名高い有毒な外生菌根性担子菌で、ヨーロッパ原産で、北米、特にカリフォルニアを含む他の地域に導入されました [21、22]。 外生菌根菌は、植物種間の競争力学を変化させ[23]、土壌群集構造を変化させ[24]、金属恒常性を促進し[25]、栄養循環に影響を与える可能性がある[26]。 カリフォルニアにおけるデスキャップの生息域拡大による潜在的な生態学的影響はまだ不明であるが、その豊富さ [27] と、そのキノコに関連するしばしば致命的な中毒 [28] により、多くの著者はそれが侵入的であると特定している [29]。 非在来の外生菌根菌の蔓延と成功に寄与する要因は、一次継承モデルに基づいて特定されている[30]が、在来の生物多様性との競合的相互作用または防御的相互作用も蔓延を促進するかどうかは未調査のままである。 種間の相互作用は SM によって媒介されることがよくあります。 植物では、SM は種の侵入範囲で特に顕著な影響を及ぼし、「ナイーブな」在来生物と競合するときに「新しい武器」を提供する可能性があります [31、32]。 A. phaloides のさまざまな個体群が武器を使用するか悪用するかは不明です。