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真菌采集的DNA样本为蘑菇的“生命之树”提供了关键

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-12  浏览次数:23
核心提示:普度大学(Purdue University)和英国皇家植物园(Royal Botanic Gardens, Kew)收集的真菌遗传物质,帮助一个研究小组破解了蘑菇的
普度大学(Purdue University)和英国皇家植物园(Royal Botanic Gardens, Kew)收集的真菌遗传物质,帮助一个研究小组破解了蘑菇的“生命之树”(tree of life),这是一幅描绘了关键蘑菇物种及其进化史之间关系的地图,科学家们花了200多年时间拼合在一起。
研究小组使用了冷冻、热干和冻干标本的DNA,分析了蘑菇目(ah-gehr-ah-KAY-leez)中大多数已知家族的39个基因组数据集。蘑菇目包含一些最常见的蘑菇,包括栽培食用蘑菇、神奇蘑菇和致命的毁灭天使。高通量测序技术允许科学家定义7个新的亚目和蘑菇目树的“树干”,为检验蘑菇进化假说提供了一个框架。
真菌研究真菌学副教授凯瑟琳·艾梅(Catherine Aime)说:“真菌学确实是生物学的最后一个前沿领域之一。”“我们知道真菌的种类是植物的6到20倍,但我们对它们知之甚少。”从林奈时代起,人们就一直试图弄清楚蘑菇是如何相互联系的。终于解开了这个谜团,真是令人欣慰。
真菌对生态系统、植物和动物的健康至关重要。它们分解掉的木材和其他有机物,分解物质,为其他生物释放养分。大多数陆地植物依赖有益真菌来输送水和其他营养物质,反刍动物(如奶牛)的肠道真菌在消化过程中扮演着重要角色。大多数人类也寄生真菌,这有助于维持我们的自然植物群的平衡。
然而,尽管真菌具有重要的意义和丰富的多样性,但人们对其知之甚少。艾梅说,许多物种都有“神秘而不可预知的生活史”,这使得研究它们变得困难。绝大多数真菌都是显微镜下可见的,很少有能产生可见蘑菇的真菌。有些物种有着复杂的生命周期,这在其他多细胞生物中是无法比拟的。另一些则极为罕见,仅由少数记录表示,或无法用常规方法检测。
艾梅说,真菌的不确定性是真菌标本——保存下来的真菌标本——如此珍贵的原因之一。它们提供了已知真菌多样性的全景图,通常是唯一可以研究稀有物种的地方。
她说:“如果不是花上一生的时间,也得花上几十年的时间,才能从大自然中找到这些标本。”
但直到最近,由于基因组测序技术的复杂性以及从干燥的老标本中提取的DNA样本质量较差,真菌在基因研究中的应用还很有限。然而,科技的进步使得艾梅和她的同事们能够利用来自普渡大学和英国皇家植物园的真菌的短DNA序列,将整个基因组编织在一起,并识别出可以作为相关蘑菇物种标记的基因,从而形成生命之树。
这棵树为我们提供了迄今为止最清晰、最详细的信息,让我们得以一窥蘑菇之间的基本关系,以及某些种类的蘑菇可能是何时进化而来的。艾梅说,这棵树表明,最早的蘑菇目是分解者或生物营养体,即从其他生物体(包括病原体)获取营养的生物体。
她说:“我们一直认为,生物体在进化过程中变得更加‘自私’,学会了如何通过成为病原体来利用这个系统。”“但也有可能是自私首先发生,随着时间的推移,这些物种中的一些共同进化,变得更加互惠。”
艾梅说,这项研究还强调了真菌作为基因组时代科学资源的重要性。
“我们可能即将迎来一场以收藏为基础的重大革命,”她说。“人们认为真菌就像集邮一样,其实不然。”这些收藏奠定了我们对生物学中一切事物的概念,是我们对一些濒临灭绝或可能已经灭绝的物种的唯一存储库。收集和保护尽可能多的物种是非常重要的。未来的技术可能允许我们以我们现在甚至无法想象的方式使用这些材料。我们必须在他们走之前抓住他们。”

 
 
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