Parmi les prétendants au plus grand organisme vivant du monde, il y a quelque chose généralement considéré comme beaucoup plus petit qu'une baleine bleue, ou un séquoia imposant. Cet organisme particulier est si grand, il faut une carte aérienne pour en saisir la taille, et même alors, ce n'est pas complètement visible car la majeure partie est souterraine. C'est un spécimen du champignon Armillaire ostoyae, découvert pour la première fois il y a deux décennies, alors que l'on pense qu'il date de quelques millénaires, et si grand qu'il s'étend sur près de quatre miles carrés - un espace équivalent à un sixième de Manhattan, ou près de 8, 300 piscines de taille olympique - et pèse autant que trois rorquals bleus réunis.

La taille pure à part, Armillaire les champignons dominent dans une catégorie entièrement différente :ils sont parmi les agents pathogènes fongiques les plus dévastateurs, causant la pourriture des racines chez plus de 500 espèces végétales présentes dans les forêts, parcs et vignobles. En tant que champignons de la pourriture blanche, ils sont capables de décomposer tous les composants des parois cellulaires végétales - cellulose, hémicellulose et lignine - une capacité qui intéresse les chercheurs en bioénergie à la recherche de méthodes pour convertir de manière rentable la biomasse végétale en carburants alternatifs. Rapporté le 30 octobre Numéro 2017 de Écologie et évolution de la nature , une équipe internationale dirigée par László G. Nagy du Centre de recherche biologique de l'Académie hongroise des sciences et comprenant des chercheurs du U.S. Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), une installation utilisateur du DOE Office of Science, séquencé et analysé quatre Armillaire champignons, y compris A. ostoyae, puis comparé ces génomes avec ceux de champignons apparentés pour mieux comprendre l'évolution des Armillaire les capacités de se propager et d'infecter, et décomposent efficacement tous les composants des parois cellulaires végétales.

" Armillaire sont parmi les agents pathogènes forestiers les plus dévastateurs, responsable du déclin des forêts dans de nombreuses régions tempérées. Il y a donc un intérêt considérable à développer des stratégies contre Armillaire spp, vers laquelle comprendre comment ils fonctionnent dans la nature pourrait être la première étape, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Nagy. " Nous sommes intéressés par la façon dont Armillaire utiliser des enzymes de dégradation de la paroi cellulaire des plantes (PCWDE) lorsqu'ils sont confrontés à des plantes hôtes potentielles. »

Selon le co-auteur de l'étude James Anderson de l'Université de Toronto, Armillaire Les espèces sont extrêmement communes dans les forêts tempérées du nord et ont une morphologie de fructification presque identique mais des modes de vie différents. Par exemple, A. gallica est principalement un dégradant du bois dur et n'est pas un agent pathogène des conifères. En revanche, A. ostoyae peut être un pathogène très agressif de la pourriture des racines des sapins, pins, et autres conifères, causant jusqu'à 100 pour cent de mortalité des semis de conifères.

« Ces deux champignons ont un effet majeur sur la composition des essences forestières et sur le cycle du carbone, " a déclaré Igor Grigoriev, Chef du programme fongique du DOE JGI et co-auteur de l'étude. « Les deux peuvent nous aider à mieux comprendre les mécanismes de dégradation de la lignocellulose. De plus, ceux-ci faisaient partie des premiers représentants de la famille des Physalacriaceae et ont été séquencés dans le cadre de l'initiative 1000 Fungal Genomes du DOE JGI pour produire des génomes de référence de chacune des plus de 500 familles reconnues de champignons afin de combler les lacunes de l'arbre de vie fongique.

Outre A. ostoyae, l'équipe a également séquencé et analysé les génomes d'A. cepistipes, A. gallica et A. solidipe . Ces génomes ont ensuite été comparés à 22 génomes fongiques, beaucoup précédemment séquencés et annotés par le DOE JGI. Ils ont catalogué 20 familles de gènes liés à la pathogénicité des champignons, et identifié des familles PCWDE enrichies, le mieux pour décomposer et accéder efficacement aux nutriments dans le bois mort. Pour aider à expliquer les génomes fongiques inhabituellement grands dans le Armillaire genre, ils ont également trouvé des gènes dupliqués, suggérer Armillaire évolué principalement par l'expansion de la famille des gènes et non par des éléments transposables ou des "gènes sauteurs". Les Armillaire les génomes fongiques sont tous disponibles sur le portail de génomique fongique du DOE JGI MycoCosm avec les séquences de génomes fongiques utilisées à des fins de comparaison.

Nagy a également souligné que la recherche met également en lumière l'une des questions de longue date en biologie :l'évolution de la multicellularité. "Nos données comparatives de génomique et d'ARN-Seq suggèrent que le développement de rhizomorphes - des structures ressemblant à des lacets qui se propagent à travers le substrat à la recherche de nouvelles sources de nourriture et peuvent traverser plusieurs mètres sous terre - ont beaucoup en commun avec celui des organes de fructification - à la fois étant des structures multicellulaires complexes, " il a dit.

Tout comme des équipes bien organisées peuvent accomplir plus que même des individus talentueux, l'évolution de la multicellularité est d'un grand intérêt car les organismes multicellulaires peuvent exercer des fonctions au-delà de la portée des cellules individuelles. En outre, La collection d'enzymes dégradant la biomasse végétale d'A. ostoyae pourrait fournir des candidats pour une utilisation avec des matières premières bioénergétiques pour générer des biocarburants et des bioproduits qu'il serait difficile de générer économiquement en utilisant des approches plus conventionnelles.