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科学家解密:冬虫夏草为何爱“高冷”

2017-10-10     来源:本站

 

  科学家揭开冬虫夏草适应高原生长的秘密,相关研究成果近日发表在国际刊物《科学报告》上。该研究对促进冬虫夏草珍贵野生资源的遗传保护、加快其人工栽培具有重要意义。

  冬虫夏草菌是一种常年生活在青藏高原高海拔环境下的子囊真菌,侵染了青藏高原高山草甸土中的蝠蛾昆虫幼虫而形成的菌虫复合体,常被称为“冬虫夏草”。在中国,冬虫夏草是名贵中药材,与人参和鹿茸并称为“中药三宝”,具有较高的药用和科研价值。

  “然而,其人工栽培至今尚未完全取得成功,究其原因是由于人们对冬虫夏草菌在侵染宿主过程中的真菌致病性、高海拔生态环境适应性及其背后的遗传基础认识不足。”论文通讯作者、中国科学院昆明植物研究所高立志研究员说。

  中美研究人员采用杂合组装的策略,获得约116.42万个碱基对的冬虫夏草菌高质量参考基因组图谱,注释得到了7939个蛋白编码基因,比较之前发表的基因组草图,该研究获得了完整的参考基因组图谱,为从基因组水平上解析冬虫夏草菌的真菌致病性、高海拔生态适应及其群体遗传学等研究夯实了基础。

  研究发现,伴随着青藏高原的抬升,冬虫夏草菌基因组相比于其他低海拔近缘物种(如蛹虫草等)变得异常庞大;有趣的是,与其基因组变大形成鲜明反差的是,冬虫夏草菌的蛋白编码基因却发生快速丢失,致使其蛋白编码基因的编码区在进化过程中被剧烈压缩。冬虫夏草菌表现出的这种特性,可能是对高海拔环境变化的重要响应,也是造成其具有极高宿主专一性的原因。

  研究还发现,与抗低温密切相关的功能基因在冬虫夏草菌中大量扩增,这可能有助于冬虫夏草菌增强自身的抗寒性,以便在青藏高原极端复杂的环境下生存。

  “此外,我们的研究支持和证实了冬虫夏草菌是一种同宗交配型真菌。”高立志解释说,在冬虫夏草菌的进化过程中,交配系统经历过多次由同宗-异宗-同宗的转换,并最终固定为同宗,“众所周知,青藏高原生物种类稀少,冬虫夏草菌的这种同宗交配方式,可能有助于其在青藏高原高海拔环境中快速、低成本地进行有性生殖和繁衍后代。”(岳冉冉 李怀岩)