Bland utmanarna till världens största levande organism finns något som vanligtvis anses vara mycket mindre än en blåval, eller en höga sequoia. Just den här organismen är så stor, man behöver en flygkarta för att förstå dess storlek, och även då är det inte helt synligt eftersom det mesta är under jord. Det är ett exemplar av svampen Armillaria ostoyae, upptäcktes för första gången för två decennier sedan även om man trodde att den var några årtusenden gammal då, och så stor att den är spridd över nästan fyra kvadratkilometer - ett utrymme som motsvarar en sjättedel av Manhattan, eller nästan 8, 300 simbassänger i olympisk storlek – och väger så mycket som tre blåvalar tillsammans.

Ren storlek åt sidan, Armillaria svampar dominerar i en helt annan kategori:de är bland de mest förödande svamppatogenerna, orsakar rotröta hos mer än 500 växtarter som finns i skogar, parker och vingårdar. Som vitrötsvampar, de kan bryta ner alla komponenter i växtcellväggar - cellulosa, hemicellulosa och lignin - en förmåga som intresserar bioenergiforskare som letar efter metoder för att kostnadseffektivt omvandla växtbiomassa till alternativa bränslen. Rapporterades den 30 oktober, 2017 års nummer av Naturekologi och evolution , ett internationellt team under ledning av László G. Nagy från det biologiska forskningscentret vid Ungerska vetenskapsakademin och inklusive forskare vid U.S.A. Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), en användaranläggning för DOE Office of Science, sekvenserade och analyserade fyra Armillaria svampar, inklusive A. ostoyae, och jämförde sedan dessa genomer med relaterade svampar för att bättre förstå utvecklingen av Armillaria s förmåga att sprida och infektera, och effektivt bryta ner alla komponenter i växtcellväggar.

" Armillaria arter är några av de mest förödande skogspatogenerna, ansvarig för skogsförfall i många tempererade regioner. Det finns alltså ett stort intresse för att utveckla strategier mot Armillaria spp, mot vilken förståelse för hur de fungerar i naturen kan vara det första steget, " sade studie senior författare Nagy. "Vi är intresserade av hur Armillaria använda växtcellsväggnedbrytande enzymer (PCWDE) när de konfronteras med potentiella värdväxter. "

Enligt studieförfattaren James Anderson från University of Toronto, Armillaria arter är extremt vanliga i nordliga tempererade skogar och har nästan identisk fruktkroppsmorfologi men olika livsstilar. Till exempel, A. gallica är främst en nedbrytare av lövträ och är inte en patogen av barrträd. I kontrast, A. ostoyae kan vara en mycket aggressiv rotrot-patogen av granar, tallar, och andra barrträd, orsakar upp till 100 procents dödlighet av barrplantor.

"Båda dessa svampar har en stor effekt på sammansättningen av skogsträdarter och på kolets kretslopp, sade Igor Grigoriev, DOE JGI Fungal Program Head och en medförfattare på studien. "Båda kan hjälpa oss att bättre förstå mekanismerna för nedbrytning av lignocellulosa. Dessutom, dessa var bland de första företrädarna för Physalacriaceae -familjen och sekvenserade som en del av DOE JGI:s 1000 Fungal Genomes -initiativ för att producera referensgener från var och en av mer än 500 erkända svampfamiljer för att fylla i luckor i Livets svampträd. "

Förutom A. ostoyae, teamet sekvenserade och analyserade också genomerna av A. cepitipes, A. gallica och A. solidipes . Dessa genom jämfördes sedan mot 22 svampgenom, många tidigare sekvenserade och kommenterade av DOE JGI. De katalogiserade 20 genfamiljer relaterade till patogenicitet i svamparna, och identifierade berikade PCWDE-familjer, desto bättre att effektivt bryta ner och få tillgång till näringsämnen i död ved. För att förklara de ovanligt stora svampgenomen i Armillaria släkte, de hittade också duplicerade gener, föreslår Armillaria utvecklats främst genom expansion av genfamiljen och inte transponerbara element eller "hoppande gener". De Armillaria svampgenom är alla tillgängliga på DOE JGI svampgenomikportalen MycoCosm tillsammans med svampgenomsekvenserna som används för jämförelse.

Nagy påpekade också att forskningen också kastar ljus över en av de långvariga frågorna inom biologi:utvecklingen av flercellig karaktär. "Våra jämförande genomik- och RNA -Seq -data tyder på att utvecklingen av rhizomorfer - skogssträngliknande strukturer som sprider sig genom substratet på jakt efter nya matkällor och kan korsa flera meter under jorden - har mycket gemensamt med fruktkroppar - båda är komplexa flercelliga strukturer, " han sa.

Precis som välorganiserade team kan åstadkomma mer än ens begåvade individer, utvecklingen av multicellularitet är av stort intresse eftersom flercelliga organismer kan utföra funktioner utanför räckhåll för enstaka celler. Dessutom, A. ostoyaes samling av växtbiomassanedbrytande enzymer skulle kunna ge kandidater för användning med bioenergiråvaror för att generera biobränslen och bioprodukter som skulle vara svåra att generera ekonomiskt med mer konventionella metoder.