中美研究人員揭示冬蟲(chóng)夏草為何長(zhǎng)在高原
發(fā)布時(shí)間：2017-05-17
中美研究人員揭開(kāi)了冬蟲(chóng)夏草適應(yīng)高原生長(zhǎng)的秘密，相關(guān)成果于11日發(fā)表在了國(guó)際刊物《科學(xué)報(bào)告》上。
冬蟲(chóng)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，侵染了青藏高原高山草甸土中的蝠蛾昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)而形成的菌蟲(chóng)復(fù)合體常被稱(chēng)為“冬蟲(chóng)夏草”。在我國(guó)，冬蟲(chóng)夏草是名貴中藥材，與人參和鹿茸并稱(chēng)為“中藥三寶”，具有較高的藥用和科研價(jià)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(duì)冬蟲(chóng)夏草菌在侵染宿主過(guò)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(shí)不足。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所高立志研究員說(shuō)。
中美研究人員采用雜合組裝的策略，獲得了約116.42萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的冬蟲(chóng)夏草菌高質(zhì)量參考基因組圖譜，注釋得到了7939個(gè)蛋白編碼基因，比較之前發(fā)表的基因組草圖，該研究獲得了完整的參考基因組圖譜，為從基因組水平上解析冬蟲(chóng)夏草菌的真菌致病性、高海拔生態(tài)適應(yīng)及其群體遺傳學(xué)等研究夯實(shí)了基礎(chǔ)。
研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著青藏高原的抬升，冬蟲(chóng)夏草菌基因組相比于其他低海拔近緣物種（如蛹蟲(chóng)草等）變得異常龐大；有趣的是，與其基因組變大形成鮮明反差的是，冬蟲(chóng)夏草菌的蛋白編碼基因卻發(fā)生快速丟失，致使其蛋白編碼基因的編碼區(qū)在進(jìn)化過(guò)程中被劇烈壓縮。冬蟲(chóng)夏草菌表現(xiàn)出的這種特性，可能是對(duì)高海拔環(huán)境變化的重要響應(yīng)，也是造成其具有極高宿主專(zhuān)一性的原因。
研究還發(fā)現(xiàn)，與抗低溫密切相關(guān)的功能基因在冬蟲(chóng)夏草菌中大量擴(kuò)增，這可能有助于冬蟲(chóng)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。
“此外，我們的研究支持和證實(shí)了冬蟲(chóng)夏草菌是一種同宗交配型真菌。”高立志解釋說(shuō)，在冬蟲(chóng)夏草菌的進(jìn)化過(guò)程中，交配系統(tǒng)曾經(jīng)歷過(guò)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，青藏高原生物種類(lèi)稀少，冬蟲(chóng)夏草菌的這種同宗交配方式，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，這可能也是造成其有效群體變小的原因。”
該研究對(duì)促進(jìn)冬蟲(chóng)夏草珍貴野生資源的遺傳保護(hù)、加快其人工栽培具有重要意義。
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