Genetiese bloudruk vir hout-etende fungus | Netwerk24
Genetiese bloudruk vir hout-etende fungus
Mikrobioloë van die Universiteit Stellenbosch het die eerste konsep-genoomopeenvolging van die houtetende fungus, Coniochatea pulveracia, bepaal. Hierdie relatief onbekende en skaars fungus se vermoë om hout af te breek, kan met groot vrug in die biobrandstof en bioëtanolbedryf gebruik word. Van links is prof. Alf Botha, CJ Borstlap ('n MSc-student), dr. Heinrich Volschenk en dr. Riaan de Witt. Foto: Universiteit StellenboschFoto:
'n Relatief onbekende fungus, wat heel toevallig op 'n akasiaboom in die Noord-Kaap gevind is, het mikrobioloë aan die gons oor dié fungus se uitsonderlike vermoë om hout af te breek. In die wêreld van biotegnologie kan dié vermoë met groot sukses in die bedryf vir hernieubare hulpbronne toegepas word.
Die eerste keer toe iemand van Coniochatea pulveracia kennis geneem het, was meer as twee eeue gelede toe die Suid-Afrikaans gebore mikoloog, dr. Christiaan Hendrik Persoon, dit in 1797 in sy handboek oor die klassifikasie van fungi beskryf het.
Nou, in 2019, is Coniochatea pulveracia se genoomopeenvolging deur mikrobioloë van die Universiteit Stellenbosch bepaal, en het dit ná dese ook die kuberruim betree deur middel van 'n paar twiets en 'n kubernaam. En dít is als te danke aan hierdie relatief onbekende gisagtige fungus se uitsonderlike vermoë om hout af te breek – daarom die spesiesnaam pulveracia, wat poeieragtig beteken.
In hierdie era van biotegnologie en die produksie van bioëtanol is dit 'n besonder belangrike fungus om kennis van te neem, sê prof. Alf Botha, 'n mikrobioloog in die departement mikrobiologie by die US.
Die afgelope 25 jaar is verskeie kere berig oor spesies in die genus Coniochatea se vermoë om lignosellulose vinnig in fermenteerbare, eenvoudige suikers te kan afbreek. Maar tot dusver is Botha se laboratorium die enigste om op C. pulveracia te werk.
Die werk het in 2011 begin nadat hy heel toevallig tydens 'n familievakansie op 'n plaas in die Noord-Kaap op 'n verrottende Akasia-boom afgekom en 'n takkie afgebreek het. "Ons was destyds op soek na giste en fungi wat hout afbreek, so ek het nogal vermoed ons sou moontlik iets interessants op dié takke opspoor," vertel hy.
Ironies genoeg kon hulle tot nou nog nie weer die fungus in die natuur opspoor nie, ten spyte van herhaalde pogings.
Terug in die laboratorium was hulle egter baie opgewonde om waar te neem hoe die fungus letterlik sy pad deur die beukehout-tandestokkies opgeëet het. Selfs meer verstommend was sy vermoë om van vorm te verander – van 'n filamentagtige fungus na 'n gis, afhangende van die onmiddellike omgewing.
"Dit is 'n baie onwaarskynlike eienskap vir 'n fungus. Ons sou hierdie soort gedrag eintlik net van sommige fungi-agtige patogene verwag," verduidelik Botha.
Die afgelope dekade het Botha en sy nagraadse studente daarop gefokus om dié fungus se ongewone gedrag te verstaan. In 2011 het dr. Andrea van Heerden bevind dat ensieme in C. pulveracia die komplekse strukture in die hout afbreek tot eenvoudige suikers wat omliggende fungi – wat nie sélf komplekse houtstowwe kan afbreek nie – kan gebruik vir oorlewing. In 2016 het sy die resultate van haar ondersoek na die fungus se vermoë om na 'n gisagtige organisme oor te skakel, gepubliseer. Dit was belangrik om hierdie proses te verstaan aangesien dit uiteindelik die potensiële gebruik van hierdie fungi in industriële prosesse kan help bepaal.
In die nuutste studie het die MSc-student CJ Borstlap, in samewerking met drs. Heinrich Volschenk en Riaan de Witt (verbonde aan die Sentrum vir bioinformatika en berekeningsbiologie by die US) die eerste konsep-genoomopeenvolging van C. pulveracia bepaal. En met 'n genoomgrootte van 30 miljoen nukleotiede en meer as 10 000 gene was dit gewis geen maklike taak nie.
In die proses het hy die nodige koderingsvaardighede onder die knie gekry om al 10 053 gene te kan identifiseer en te benoem, en boonop dié te identifiseer wat verantwoordelik is vir die fungus se vermoë om hout te kan afbreek.
Volschenk, sy medestudieleier en 'n kundige molekulêre bioloog, sê die volgende stap is om die meganisme waarvolgens die fungus hout afbreek en suikers vrystel, op molekulêre vlak te verstaan: "Met die genetiese bloudruk nou tot ons beskikking, kan ons die netwerk van gene en proteïene bestudeer wat hout en ander soortgelyke hernubare bronne in meer waardevolle produkte omskakel," verduidelik hy.
Die nuwe opeenvolgingsdata is in verskeie buitelandse databanke gestoor, naamlik die Japanse DNS-databank (DDBJ), die Europese nukleotied-argief (ENA) in Cambridge in die VK, en GenBank in die Verenigde State van Amerika, onder die aanwinsnommer QVQW00000000.
Al die navorsers in hierdie veld het vrye toegang daartoe. V Artikel deur Wiida Fourie-Basson, wetenskapskrywer verbonde aan die fakulteit natuurwetenskappe.