Research press release


Nature Ecology & Evolution

Genes that let the humongous fungus get so humongous


Armillariaは、世界各地の森林や公園で500種を超える植物に生える病原性真菌類である。この真菌類は、宿主の根を枯死させると、根の組織を分解して根腐れ病を引き起こす。Armillariaは、感染植物体の周囲に大きな塊状の子実体(ナラタケ)を生じるとともに、根状菌糸束と呼ばれる探査用の器官も形成する。これは太さ1~4 mmの繊維で、新たな根を求めて地下で伸長する。この根状菌糸束は巨大化する場合があり、「humongous fungus(巨大キノコ)」として知られるあるArmillariaの個体は、地球上で最大級の陸上生物であり、その広さは965ヘクタール、重さは544トンにも及ぶ。

Gyorgyo Siposたちは、Armillaria属の4種(A. ostoyae、A. cepistipes、A. gallica、およびA. solidipes)のゲノム塩基配列を明らかにした。そのArmillariaゲノムを近縁の真菌類22種と比較した結果、Armillaria種は、複数の病原性関連遺伝子および植物組織分解酵素に関係する遺伝子ファミリーが増幅されていることが分かった。また、根状菌糸束に関して、その広がりおよび新たな植物体での増殖という役割に関係するさまざまな遺伝子も同定された。根状菌糸束および子実体の両者では、複雑な多細胞性と関係する遺伝子の発現が類似しており、研究チームは、それがその2つの構造体に共通の発生的起源を示す証拠であることを示唆している。


The genomes of four species of Armillaria fungi, which include Earth’s largest terrestrial organism and some of the most devastating forest pathogens worldwide, are reported this week in Nature Ecology & Evolution. This study provides insight into the genetic basis of how these fungi spread and infect plants, and is a valuable resource for devising strategies to control the damage they cause in forests.

Armillaria are fungal pathogens that colonize more than 500 plant species in forests and parks worldwide. After killing the root of their host, these fungi decompose the root tissue to cause root-rot disease. Armillaria produces fruiting bodies (honey mushrooms) that appear in large clumps around infected plants, and also generates exploratory organs called rhizomorphs - 1-4 mm wide strings that grow underground in search of new roots. These rhizomorphs can be enormous: one Armillaria individual known as the ‘humongous fungus’ is one of the largest terrestrial organisms on Earth, measuring up to 965 hectares and weighing 544 tonnes.

Gyorgy Sipos and colleagues sequence genomes of four Armillaria species (A. ostoyae, A. cepistipes, A. gallica and A. solidipes). Comparing the Armillaria genomes with 22 related fungi, they find that the Armillaria species have expanded gene families associated with several pathogenicity-related genes and enzymes that degrade plant tissue. The authors also identify a wide array of genes in rizhomorphs associated with their role of dispersal and colonization of new plants. Both rizhomorphs and fruiting bodies show similar gene expression of genes associated with complex multicellularity, which the authors suggest is evidence for common developmental origins of the two structures.

The work provides a basis for devising strategies to control the spread of Armillaria and to fight root-rot disease.

doi: 10.1038/s41559-017-0347-8

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