刷新一下 你認(rèn)識的冬蟲夏草
每年從4月底到6月末，藏區(qū)雪季已過，天氣轉(zhuǎn)暖時分，便是采挖冬蟲夏草的最好時節(jié)。
最近，中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員高立志帶領(lǐng)的植物種質(zhì)資源、基因組學(xué)與生物信息學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基因組學(xué)與生物信息學(xué)研究中心、中科院西雙版納熱帶植物園、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、中科院北京基因組研究所和華盛頓大學(xué)等單位的相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)，在專業(yè)期刊《科學(xué)報告》上發(fā)表文章稱，他們新獲得了一份關(guān)于冬蟲夏草菌的“高質(zhì)量參考基因組圖譜”，比較之前發(fā)表的冬蟲夏草菌基因組草圖，人們對冬蟲夏草的認(rèn)識，不管是從基因組裝完整性還是準(zhǔn)確度上均得到了較大的提升。
你或許還在問，冬蟲夏草到底是蟲還是草？而專家會告訴你，冬蟲夏草本體其實(shí)是一種真菌，它們還是“有性生殖”的。而且隨著青藏高原的抬升，這種物種正在進(jìn)行群體分化，其體內(nèi)的蛋白編碼基因正在快速丟失。是時候重新認(rèn)識一下冬蟲夏草了吧？
它非蟲非草，其實(shí)是一種菌
冬蟲夏草菌是一種常年生活在青藏高原高海拔環(huán)境下的子囊真菌。專業(yè)的說法是，它隸屬于子囊菌門、糞殼菌綱、肉座菌目、線蟲草科之線蟲草屬。它侵染青藏高原高山草甸土中的蝙蝠蛾昆蟲幼蟲而形成的菌蟲復(fù)合體，就是我們常說的冬蟲夏草。
冬蟲夏草究竟是蟲還是草？按百度百科中的解釋，青海大學(xué)牧科院副研究員、多年從事冬蟲夏草人工培育研究的王宏生曾介紹說，從它的形成過程來看，就是蝙蝠蛾科許多種別的蝙蝠蛾為繁衍后代，產(chǎn)卵于土壤中，卵之后轉(zhuǎn)變?yōu)橛紫x，在此前后，冬蟲夏草菌侵入幼蟲體內(nèi)，吸收幼蟲體內(nèi)的物質(zhì)作為生存的營養(yǎng)條件，并在幼蟲體內(nèi)不斷繁殖，致使幼蟲體內(nèi)充滿菌絲，在來年的5月到7月天氣轉(zhuǎn)暖時，已僵死的幼蟲頭部會長出黃或淺褐色的菌座，繼續(xù)生長后，菌座冒出地面呈草梗狀，就形成我們平時見到的冬蟲夏草。因此，雖然兼有蟲和草的外形，冬蟲夏草卻非蟲非草，屬于一種菌藻類生物。
人工栽培至今未完全成功
如今，冬蟲夏草已是我國的一種傳統(tǒng)的名貴中藥材，與人參和鹿茸并稱為“中藥三寶”，具有較高的藥用和科研價值。然而，其人工栽培至今尚未完全取得成功，究其原因，是由于人們對冬蟲夏草菌在侵染宿主過程中的真菌致病性、高海拔生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性及其背后的遺傳基礎(chǔ)認(rèn)識不足。而此次的研究發(fā)現(xiàn)，可以說是在這方面取得了重要的進(jìn)展。
本次研究共獲得了約116.42Mb的冬蟲夏草菌高質(zhì)量的參考基因組圖譜，注釋得到了7939個蛋白編碼基因。該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著青藏高原的抬升，冬蟲夏草菌基因組中的重復(fù)序列大量擴(kuò)增，使得冬蟲夏草菌基因組相比于其它低海拔近緣物種(如蛹蟲草等)變得異常之龐大。主要是在進(jìn)化過程中大量與真菌致病性相關(guān)的基因或基因家族(例如，過氧化物酶活性基因、絲氨酸水解酶編碼基因、重金屬蛋白酶基因和細(xì)胞色素P450基因等)在冬蟲夏草菌中發(fā)生了特異性的顯著擴(kuò)增。
有趣的是，與其基因組變大形成鮮明反差的是，冬蟲夏草菌的蛋白編碼基因卻發(fā)生快速的丟失。專家認(rèn)為，這可能是跟青藏高原高海拔環(huán)境變化有重要響應(yīng)關(guān)系，也是造成冬蟲夏草具有極高“宿主專一性”的原因或結(jié)果——冬蟲夏草菌的宿主可是指定了只要高原蝙蝠蛾昆蟲的幼蟲。
蟲草也是“有性生殖”的
冬蟲夏草菌在中國主要分布于云南、四川、西藏、青海和甘肅等地。近年來，隨著冬蟲夏草的藥用價值不斷被發(fā)掘和產(chǎn)業(yè)化利用，國內(nèi)和國際市場對其需求量劇增致使其價格也隨之急劇攀升。在商業(yè)利益的驅(qū)動下，過度甚至毀滅性的采挖，已經(jīng)使得冬蟲夏草這一珍貴的野生種質(zhì)資源呈現(xiàn)逐年下降并瀕臨滅絕。我國已將冬蟲夏草菌列為國家二級保護(hù)物種。
本次公開的研究結(jié)果獲得了高質(zhì)量的冬蟲夏草菌參考基因組，不僅闡明了冬蟲夏草菌在侵染宿主昆蟲過程中真菌致病性的基因組學(xué)基礎(chǔ)，也為詮釋冬蟲夏草菌的高海拔生態(tài)適應(yīng)性、交配系統(tǒng)進(jìn)化、群體的變異與進(jìn)化等重要問題提供了理論依據(jù)，對促進(jìn)冬蟲夏草這一珍貴野生資源的遺傳保護(hù)、加快其人工栽培具有非常重要的意義。
研究發(fā)現(xiàn)，與抗低溫密切相關(guān)的功能基因在冬蟲夏草菌中大量擴(kuò)增，這可能有助于冬蟲夏草菌增強(qiáng)自身的抗寒性，以便在青藏高原極端復(fù)雜的環(huán)境下得以生存。該研究團(tuán)隊(duì)選擇了代表冬蟲夏草菌幾乎所有生態(tài)地理分布區(qū)域的天然群體的31個基因組開展重測序研究，其系統(tǒng)進(jìn)化樹、主成分分析和結(jié)構(gòu)分析，都強(qiáng)烈地支持按緯度梯度將青藏高原冬蟲夏草菌群體劃分為低、中、高三個很明顯的亞群體。也就是說，低緯度的群體與相對較高緯度的群體，物種已發(fā)生了群體性的分化。
這一數(shù)據(jù)分析支持和證實(shí)了冬蟲夏草菌是一種同宗交配型真菌。這也是個有趣的發(fā)現(xiàn)。
通過物種進(jìn)化樹的構(gòu)建，研究人員發(fā)現(xiàn)在冬蟲夏草菌的進(jìn)化過程中，交配系統(tǒng)曾經(jīng)歷過多次由同宗-異宗-同宗的轉(zhuǎn)換，并最終固定為同宗。眾所周知，比起青藏高原之遼闊，生物種類顯得十分稀少，這種同宗交配方式，可能有助于其在青藏高原高海拔環(huán)境中快速、低成本地進(jìn)行有性生殖和繁衍后代。
來源‖羊城晚報
