揭示工业应用的曲霉菌多样性

在真菌世界中，曲霉菌是一种工业巨星。例如，黑曲霉已经使用了数十年，以通过工业规模的发酵生产柠檬酸 - 一种经常添加到食品和药品中的化合物。该属中的其他物种在生物燃料生产，植物和人类健康方面发挥着关键作用。由于其350种物种中的大多数尚未进行测序和分析，因此研究人员在了解曲霉菌的全部潜力及其可能产生的有用化合物谱时仍处于冰山一角。

在研究 2017年2月14日，在杂志上发表基因组生物学，一个国际研究小组，包括研究人员在能源联合基因组研究所(DOE JGI)，一个美国能源部科学办公室的用户设备，报告测序的10新的基因组美系黑种，到目前为止测序的曲霉菌种数增加了一倍以上。将新测序的基因组与其他八种测序的曲霉属物种进行比较。有了这个第一个全属范围的观点，国际财团发现了曲霉菌具有比先前所理解的更大的基因组和功能多样性，扩大了被认为是生物技术中最重要的工作之一的真菌的潜在应用范围。

“几种曲霉属物种已经确立了酶和代谢物细胞工厂的地位。然而，在基因组水平上对物种的多样性知之甚少，本文展示了该属物种的多样性，“该研究的主要作者荷兰Westerdijk真菌生物多样性研究所的Ronald de Vries说。“人们不能假设曲霉属物种与该属的更好研究物种具有相同的生理学。”

该研究通过DOE JGI的社区科学计划进行，也证明了评估一个属内生物多样性的重要性，以了解如何更好地利用真菌来解决各种问题。

生物技术应用酶目录

美国能源部JGI真菌基因组计划负责人Igor Grigoriev补充说，对多种曲霉基因组进行测序，使研究人员能够为生物技术应用建立更全面的酶目录。这些应用包括利用曲霉菌来帮助保护作物并防止可能导致植物疾病的药剂。

将新测序的基因组与已有的基因组进行比较，研究人员在曲霉属物种中发现了大量的碳水化合物活性酶(CAZymes)，这表明了分解植物生物量的不同策略。CAZymes负责破坏植物细胞壁，对DOE认为候选生物能作物的工业加工有用。作为这些细胞壁的一部分的糖不能被接触和发酵以制造生物燃料，除非壁被诸如CAZymes之类的试剂分解。

“这10个基因组中的每一个都编码一种独特的CAZymes成分 - 更广泛的品种有助于配制更适合不同类型植物生物质的酶混合物，从而有效地将它们转化为生物燃料，”Grigoriev说。

除了生物燃料，CAZymes还可以帮助促进纸张，纺织品，食品，饲料和药品的生产，de Vries说。

追求更深入的探索

基因组之间的比较分析还使研究人员能够发现高度多样化的基因：1)允许真菌产生次生代谢物，这些化合物可用于作物保护等应用; 2)使真菌能够承受压力。在次级代谢和压力反应中获得的知识将有助于更深入地了解这些功能的机制。

但是，尽管获得了新的见解，德弗里斯强调，曲霉菌可以做的全部内容仍然未知。他说：“ [ Aspergillus ]的研究还有很多东西可以学习和获得。” “该属内的应用潜力几乎没有被触及。”Grigoriev补充说：“受到这项研究结果的鼓舞，我们现在对曲霉属进行更深入的探索，对其余300种物种进行测序，每种物种都携带独特的成分基因，酶，和路径。“

所有真菌基因组均可在DOE JGI的真菌基因组学门户网站MycoCosm上获得。目前，DOE JGI社区科学计划(CSP)已接受意向书，并且必须在2017年3月31日之前在线提交.CSP年度会议重点关注基于序列的大规模基因组科学项目，该项目涉及与DOE在能源安全和可持续性以及全球生物地球化学方面的使命。

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