研究揭示冬虫夏草的神秘面纱

    最近的一项名为“基因组分析揭示冬虫夏草菌有性生殖与生活史的神秘性”的研究成果发表于Chinese Science Bulletin 2013年第23期上。研究揭示了冬虫夏草菌的基因组复杂性、有性生殖控制基因的分布特征及高寒环境适应机制等。该研究由中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王成树课题组牵头完成。

    冬虫夏草在中国具有悠久的药食用历史，仅分布于青藏高原，为冬虫夏草真菌感染蝠蛾幼虫形成的菌虫复合体。因相关的生物学问题大多不清楚，人工培养诱导冬虫夏草菌有性生殖及产生子实体的技术问题仍没有解决，导致市场价格奇高。过度的野外挖掘采集不仅导致当地环境的严重破坏，给物种的安全性也带来严重威胁。

    该项研究通过基因组测序及比较基因组分析发现，冬虫夏草菌与其他昆虫真菌的进化关系相近，但由于存在大量的转座子重复序列而导致其基因组显著扩张，比其他近缘的昆虫病原真菌基因组大四倍左右，但编码基因数量减少三分之一以上，表现出共生真菌而非昆虫病原菌的典型特征。尤其不同的是，不同于其他近缘真菌种类，冬虫夏草菌的单倍体基因组同时含有两种互补的交配型基因，说明其单倍体细胞具有独立进行有性生殖及产生子实体的能力，但这一过程的诱导与仍不清楚的当地环境因子有关。研究还发现冬虫夏草菌的细胞内含有大量的油性脂滴，基因组编码有额外的抗冻蛋白及脂肪酸去饱和酶等，从而保障冬虫夏草菌适应高寒的青藏高原环境。

    该项研究成果有利于促进冬虫夏草菌与昆虫相互作用的机理研究，进一步功能解释不同基因参与合成的生物活性分子，以及研究揭示青藏高原环境特有的生物或非生物因子如何诱导有性生殖及子实体发育，从而为实现冬虫夏草的人工培养奠定技术基础。