Μελέτη μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων εντομοπαθογόνων μυκήτων
Authors: Γκίκας Δημήτριος 
Published: January 2014

Οι εντομοπαθογόνοι μύκητες αποτελούν σημαντικούς παράγοντες βιολογικού ελέγχου και χρησιμοποιούνται σαν οικολογικά εντομοκτόνα σε πολλές χώρες του κόσμου. Ασκομύκητες που παρασιτούν σε έντομα και ανήκουν στα είδη Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana και Beauveria brongniartii (Φύλο Ασκομύκητες, Υποφύλο Pezizomycotina, Κλάση Sordariomycetes, Τάξη Hypocreales) είναι από τους σημαντικότερους εντομοπαθογόνους μύκητες και δέκα διαφορετικά εμπορικά τους σκευάσματα κυκλοφορούν σε τουλάχιστον 16 χώρες. Ταυτόχρονα, αποτελούν τους εκτενέστερα μελετημένους, σε φυσιολογική και γενετική βάση, μύκητες για τη διαλεύκανση της εντομοπαθογόνου δράσης. Παρόλα αυτά, η μελέτη σε γενετικό και μοριακό επίπεδο του μιτοχονδριακού τους γονιδιώματος ήταν πολύ περιορισμένη ενώ ταυτόχρονα ήταν περιορισμένες και οι μελέτες που σχετίζονταν με την ανίχνευση μοριακών εργαλείων για την ένδο- και δια-ειδική διαφοροποίησή τους. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν τα μιτοχονδριακά (mt) γονιδιώματα των τριών μυκήτων σε δομικό και λειτουργικό επίπεδο. Τα γονιδιώματα βρέθηκαν να είναι κυκλικά μόρια DNA και να φέρουν τα ίδια γονίδια. Το mt γονιδίωμα του M. anisopliae είναι το μικρότερο με μέγεθος 24.7 Kb, ενώ τα mt γονιδιώματα των μυκήτων που ανήκουν στο γένος Beauveria έχουν αντίστοιχο μέγεθος, 34 Kb για το B. brongniartii και 32.2 Kb για το B. bassiana. Οι διαφορές στο μέγεθος δεν προέρχονται από διαφορές στη γονιδιακή οργάνωση αλλά σε διαφορές στον αριθμό των εσωνίων και στο μήκος των διαγονιδιακών περιοχών. Τα τρία mt γονιδιώματα περιέχουν τα τυπικά, για όλους τους μύκητες γονίδια, των οποίων τα προϊόντα τους συμμετέχουν στην αναπνευστική αλυσίδα (δηλ. cox1-3, cob, atp6,8,9 και nad1-6 και nad4L) και στο μεταφραστικό μηχανισμό (rns, rnl, tRNAs). Τα ίδια γονίδια έχουν εντοπιστεί στα υπόλοιπα πλήρη γονιδιώματα μυκήτων που ανήκουν στο φύλο των Ασκομυκήτων, συμπεριλαμβανομένου και των γονιδίων nad, που είναι απόντα μόνο από την πλειοψηφία των Saccharomycetes. Η οργάνωση των γονιδίων είναι κοινή στα τρία υπό μελέτη mt γονιδιώματα με μικρές διαφοροποιήσεις σε ορισμένα γονίδια tRNAs. Ο αυξανόμενος αριθμός mt γονιδιωμάτων από όλα τα υποφύλα των μυκήτων, αλλά και πιο συγκεκριμένα εντός των Ασκομυκήτων, επέτρεψε την επέκταση της μελέτης της γονιδιακής οργάνωσης. Έτσι, στην τάξη των Hypocreales εντοπίζονται τρεις κύριες ομάδες γονιδίων tRNAs που διατηρούνται σε μεγάλο βαθμό και στις υπόλοιπες τάξεις του υποφύλου των Pezizomycotina. Όταν στην μελέτη ελήφθησαν υπόψη και τα υπόλοιπα γονίδια, τότε φάνηκαν να υπάρχουν τέσσερις ομάδες συνταινικότητας, ενώ έγινε δυνατόν να προσδιοριστεί μια κοινή προγονική οργάνωση στην κλάση των Sordariomycetes. Η κοινή γονιδιακή οργάνωση αντικατοπτρίζει και μεγάλη φυλογενετική σχέση, κάτι λογικό αφού και τα τρία είδη ανήκουν στη ταξινομικά στους Hypocreales. Αυτό ήταν εμφανές από το υψηλό επίπεδο ομολογίας και ταυτότητας όταν τα γονίδια συγκρίθηκαν σε νουκλεοτιδικό και πρωτεϊνικό επίπεδο αντίστοιχα. Όταν οι αμινοξικές αλληλουχίες όλων των μιτοχονδριακών γονιδίων χρησιμοποιήθηκαν σαν μία ενιαία ομάδα και συγκρίθηκαν φυλογενετικά με αντίστοιχες ομάδες μυκήτων, το φυλογενετικό δέντρο που προέκυψε έδειξε με σαφήνεια και μεγάλη στατιστική υποστήριξη τη φυλογενετική τους σχέση.