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蘑菇的黑科技:草船借箭

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2018-08-20  |  作者:罗宏  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  美味蘑菇让人回味无穷,剧毒蘑菇则让人心惊肉跳。为什么有的蘑菇味道鲜美?而有的蘑菇则致人死地?原因在于有毒的蘑菇体内含有毒素物质。确实,毒素是蘑菇自我生存所需,它可驱走对其有伤害的昆虫或其他动物,让其后代――孢子――有机会成熟并得以传播和繁衍。因此,一些蘑菇进化出了高效的“毒素生产线”,增强了其生存适应能力。然而,生产毒素并非易事,有“能力”或有“运气”的蘑菇才能实现。 

  世界上最毒的蘑菇隐藏于鹅膏属(Amanita)、盔孢伞属(Galerina)和环柄菇属(Lepiota)等三个属中。事实上,早在一百多年前人们就已发现,上述三个属中的剧毒蘑菇之间的亲缘关系较远,分别隶属分类学中三个不同的科,但却都能做同一件事,即合成同一类毒素:鹅膏毒肽。但是,对上述三大类剧毒蘑菇独有的“鹅膏毒肽生产线”是如何进化而来,众说纷纭。 

  中国科学院昆明植物研究所东亚植物多样性与生物地理学重点实验室真菌地衣多样性与适应性进化团队研究发现,合成令人毛骨悚然的“鹅膏毒肽”并非这些蘑菇“原创”,而是由一个不知名的祖先发明的,这些“走运”的蘑菇利用“草船借箭”这一绝招,通过基因水平转移的方法,“投机取巧”,将剧毒蘑菇合成毒素的蓝图――基因――“山寨”了一份,巧妙地“借”来了“箭”,把自己武装了起来!其他生物也许要花费几万年才能进化来的技能,这些蘑菇则不费吹灰之力就实现了“弯道超车”。研究还发现,“借箭”是从环柄菇到盔孢伞再到鹅膏分步骤实现的(见下图)。鹅膏虽然最后才获得这一毒素合成“秘方”,但却将这“秘方”发扬光大,踵事增华,进化出了合成新毒素的能力,因此其毒性超过了盔孢伞和环柄菇,不愧为“毒王”,成为90%蘑菇中毒致死事件的罪魁祸首。 

 

  本研究为解析剧毒蘑菇的产毒机制,为今后基于基因组、基因工程等手段精准挖掘和利用毒素资源,为科学检测和预防此类蘑菇中毒,提供了基础性的科学依据。研究成果以“The MSDIN family in amanitin-producing mushrooms and evolution of the prolyl oligopeptidase genes”为题在线发表于国际菌物协会官方期刊IMA Fungus杂志。罗宏副研究员为论文第一及通讯作者。该研究得到中国科学院B类先导科技专项培育项目XDB31000000)、国家自然科学基金项目(31772377)云南省人力资源与社会保障厅人才项目和中国科学院昆明植物研究所人才项目资助。 

(责任编辑:李雪)


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