Секретом успеха опят — грибов, которые паразитируют на погибших и живых деревьях, и чья масса в некоторых случаях может достигать сотен тонн, оказалось «разделение труда» между грибницей и особыми структурами — ризоморфами.
Опята (грибы рода Armillaria) поселяются не только на погибших стволах, но повреждают и корни здоровых деревьев. Эти грибы очень эффективно разлагают все ткани растений, включая целлюлозу и лигнин. Размножаются опята спорами, которые формируются на плодовых телах, а также вегетативно при помощи мицелия (грибницы) и ризоморф — особых «трехмерных» мицелиальных нитей, которые растут со скоростью до метра в год и тоже формируют подземные сети.
Грибница опят разрастается так эффективно, что опенок признан одним из самых больших живых организмов на Земле. К примеру, грибница опенка темного (Armillaria ostoyae) в одном из лесов штата Орегон (США) занимает площадь почти девять квадратных километров, ее масса оценивается в сотни тонн, а возраст насчитывает две с половиной тысячи лет. Благодаря этому данный экземпляр получил название «чудовищный гриб» («humongous fungus»).
Группа ученых из Венгрии, Швейцарии, США и Канады определила последовательность ДНК четырех видов опят — Armillaria ostoyae, A. cepistipes, A. gallica и A. solidipes. Кроме этого ученые сравнили экспрессию генов в плодовых телах и ризоморфах и исследовали репертуар белков, позволяющих грибам эффективно убивать деревья и разлагать древесину.
Предположительно, Armillaria отделились в отдельную группу 21 миллион лет назад, одновременно с похолоданием и распространением лиственных лесов в эоцене. Паразитический образ жизни сопровождался расширением генома: анализ ДНК показал, что по сравнению с ближайшими родственниками из того же семейства, геном опят содержит в полтора-два раза больше генов. Среди «дополнительных» генов, которые появились путем удвоения копий, к примеру, гены метаболизма полисахаридов и расщепления белков.
Кроме ферментов, необходимых для питания древесиной, в геноме грибов ожидаемо оказалось закодировано множество приспособлений к паразитизму. Среди них ферменты, разлагающие жасмонаты — сигнальные вещества, выделяемые растениями при инфекции, белки из семейства экспансинов, вызывающие «размягчение» клеточной стенки растений, а также особые фитотоксины (церато-платанины), вызывающие клеточную смерть.
Помимо паразитизма, исследователей интересовали молекулярные отличия между обычной грибницей, ризоморфами и плодовыми телами. Анализ экспрессии генов показал, что по сравнению с обычной грибницей, в растущих ризоморфах изменена экспрессия полутора тысяч генов. Самый широкий спектр ферментов, утилизирующих древесину, был обнаружен в грибнице, в то время как в ризоморфах преобладали фитотоксины и экспансины.
По-видимому, главной функцией ризоморф является заражение, в то время как питанием занимается обычная грибница. По молекулярным характеристикам ризоморфы и плодовые тела оказались похожи, что заставило исследователей предположить, что ризоморфы являются вторичным приобретением, производным от плодовых тел, и развились у опят как приспособление к эффективному паразитизму.
К такому выводу пришла группа ученых, которые секвенировали геном четырех видов опят и опубликовали результаты исследования в журнале Nature Ecology & Evolution.
Ранее мы рассказывали, что распространяться паразитическим древесным грибам помогают дятлы.
Автор: Дарья Спасская