Pour mieux comprendre comment les organismes utiles (symbiotes) se transmettent entre les générations hôtes, les chercheurs ont étudié le rôle des bactéries qui vivent au sein de leur hôte (endosymbiontes) sur la reproduction de l'hôte fongique, et les gènes reproducteurs qu'ils régulent. L'endosymbiote bactérien, Burkholderia, est reconnu comme mutualiste, où les deux espèces d'organismes bénéficient de l'association, mais aurait évolué à partir d'une interaction parasitaire avec leur champignon du sol hôte, Rhizopus microsporus. Les chercheurs ont découvert que les endobactéries établissant un contrôle sur la reproduction étaient probablement la clé de cette transition évolutive. En utilisant ce modèle, les chercheurs ont également généré le premier ensemble de données transcriptomiques sur la reproduction sexuée chez les premiers champignons et ont découvert des gènes essentiels à ce processus.

En l'absence de l'endobactérie Burkholderia, le champignon Rhizopus ne peut pas agir comme agent phytopathogène, il ne peut pas se reproduire de manière asexuée, et les chercheurs ont maintenant découvert que les endobactéries régulent également sa reproduction sexuée. Les travaux mettent en lumière un groupe mal connu de champignons oléagineux ou oléagineux, et l'impact de cette interaction mutualiste sur ces champignons potentiellement producteurs de biodiesel à grande échelle.

Dans les mutualismes héréditaires, les hôtes transmettent des symbiotes bénéfiques entre les générations. L'origine de cette relation cependant, est souvent antagoniste et le parasite doit d'abord sécuriser sa propre transmission avant de travailler avec l'hôte. En utilisant la relation mutualiste entre le champignon phytopathogène Rhizopus microsporus (Rm) et Burkholderia endobacteria, un effort de collaboration mené par des chercheurs de l'Université Cornell et des scientifiques du Joint Genome Institute, une installation d'utilisateurs du DOE Office of Science a été menée pour comprendre comment se produit la transition antagoniste-mutualiste. Rhizopus est un champignon pathogène des cultures, y compris les matières premières bioénergétiques candidates tournesol, et le maïs, et une partie du groupe oléagineux Mucoromycotina, dont on sait peu de choses. L'équipe Cornell a cultivé et expérimenté les champignons et les bactéries, tandis que l'équipe du DOE JGI a séquencé et annoté un génome hôte (Rm ATCC 52813) dans le cadre du projet 1000 Fungal Genomes.

Comme indiqué dans le 29 novembre, Numéro 2017 de Communication Nature , l'équipe a découvert que le champignon dépend fortement de l'endobactérie Burkholderia pour proliférer à la fois sexuellement et asexuellement. Cette dépendance est cohérente avec le modèle d'addiction de l'évolution du mutualisme; dans ce cas, les endobactéries contrôlent l'expression de ras2-1, un gène crucial pour le développement reproducteur, rendant le champignon dépendant de la présence continue de la bactérie. En étudiant le modèle de symbiose Rm-Burkholderia, l'équipe a pu reconstituer les voies de reproduction dans plusieurs branches du règne fongique, générer le premier ensemble de données transcriptomiques de la reproduction sexuée chez les premiers champignons pour trouver des gènes pertinents pour le sexe à travers les champignons. Ils ont également découvert des gènes candidats, conservée dans toutes les Mucoromycotina, qui semblent être impliqués dans l'identification des phéromones essentielles à cette voie de reproduction fongique.

Sans la relation mutualiste Rm-Burkholderia, Rhizopus n'est ni un phytopathogène ni capable de se reproduire facilement. Jusque là, il a été démontré que tous les endosymbiotes découverts dans les champignons ont un impact considérable sur le métabolisme lipidique de l'hôte. Comme ces champignons producteurs de pétrole sont des sources durables potentielles de carburants alternatifs, ainsi, la compréhension des relations fongiques-bactériennes peut faire la lumière sur la façon dont ces interactions influencent la production de lipides chez Mucoromycotina et leur potentiel pour une utilisation industrielle.