沿着木材腐烂真菌谱进入灰色区域

玩“二十个问题”游戏的最基本规则之一是所有问题必须通过“是”或“否”来明确回答。信息交换允许玩家正确猜出有问题的项目。

真菌研究人员一直在使用二十个问题的变体来确定木材腐烂真菌是否属于两个一般类别中的一个。如果真菌可以分解植物细胞壁的所有成分 - 纤维素，半纤维素和木质素 - 它被认为是白腐菌。如果真菌只能分解纤维素和半纤维素而不是木质素，它们将其分类为褐腐病真菌。已知的白腐真菌产生某些称为II类过氧化物酶(POD)的木质素降解酶和多种结晶纤维素之后的酶。

在2014年6月23日在美国国家科学院院刊上发表的一项研究中，由美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)真菌研究人员领导的研究小组建议将木腐朽真菌归类为白腐病或褐腐病可能不像以前想象的那么明确。该发现使生物燃料生产过程商业化的真菌腐烂策略的范围变得复杂，但也扩大了范围。

研究人员分析了33种担子菌真菌基因组，其中22种是木质衰变剂，其中4种最近由DOE JGI测序，这一发现出现了。基于先前测序的基因组，研究小组观察到两种新的真菌Botryobasidium botryosum和Jaapia argillacea具有白腐真菌特有的纤维素攻击酶，但缺乏POD，使它们与褐腐真菌相似。应用一种称为主成分分析(PCA)的统计过程，根据植物生物量降解基因发现真菌的相似性，他们发现这两种新真菌分布在Phanerochaete chrysosporium附近。，第一个白腐病种测序。这是一个奇怪的发现，因为新的真菌在系统发育上远离P. chrysosporium，而且，没有PODs。

然后该团队在松树和白杨木上种植了B. botryosum和J. argillacea的分离株。他们发现真菌表面降解木材表面，但在局部区域，进一步破坏细胞壁并去除纤维素，半纤维素和木质素。

“[他们]显示与白腐真菌的相似之处...所有预测的碳水化合物和木质素活性酶都可以降解木材的所有成分，但他们这样做没有PODs是白腐病的标志，”该团队报告说纸。他们还发现了对真菌存活至关重要的次级代谢基因与褐腐真菌之间的相关性。他们补充说，这些结果表明白腐病和褐腐病的二分法过于简单化，并表明真菌木材衰变能力可以归为连续统一体。

DOE JGI真菌基因组学负责人Igor Grigoriev指出，这不是他们第一次看到基因组似乎模糊了白腐病和褐腐病之间的定义。“我们认为我们看到了以前测序的白腐真菌Schizophyllum commune异常，”他说。“现在我们看到了一个趋势。这是具有多个数据点和如此多的真菌基因组序列的价值。这是大规模做真菌基因组学的重点。“

斯旺西大学的真菌研究员丹·伊斯特伍德(Dan Eastwood)没有参与这项研究，他指出真菌不必遵守规则来展示衰变形式。“手稿非常及时，并提供了该领域许多人怀疑一段时间的证据 - 木材分解的简单描述并不一定反映真菌所显示的衰变策略的多样性，”他说。“在讨论棕色腐烂木材腐烂机制时尤其如此，其中远缘相关物种已经进化出表面相似的衰变机制。这份手稿使用全基因组序列信息概述了推动我们对木材分解的理解的观点，而不是简单的白色与棕色腐烂二分法。“

这是我们第一次看到没有这种特殊酶的白腐病模式，”格里戈里耶夫补充说。“这告诉我们这些真菌使用其他方法降解木质素，这告诉我们POD不是白腐病的唯一标记。现在很明显它不是唯一的参与者，我们应该扩大对具有生物能源应用的酶的研究。重要的是要确定一系列来自大自然的酶，这些酶可用于开发第二代生物燃料，以分解植物细胞壁中的木质素和其他成分。“

伊斯特伍德补充说，这项工作使研究人员能够开始了解复杂栖息地的衰变策略。“在复杂的环境中，木材是一种复杂的基质，”他说。“衰变机制的演变也将是复杂的，基因恭维的多样性将反映表面上相似的衰变策略的多项式性质。未来的挑战是更好地确定木材分解过程中的化学环境，以及适当反映其特定生态的不同物种的酶活性。

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