News - Genetiese bloudruk vir buitengewone houtetende...
Genetiese bloudruk vir buitengewone houtetende fungus uit die Noord-Kaap
'n Relatief onbekende fungus, wat heel toevallig op 'n Akasia-boom 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 hernieubare hulpbronne industrie toegepas word.
Die eerste keer wat 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 Coniochaeta pulveracea se genoomopeenvolging deur mikrobioloë van die Universiteit Stellenbosch (US) bepaal, en het dit na dese ook die kuberruim betree deur middel van 'n paar twiets en 'n kuberhandvatsel. En dít is als te danke aan hierdie relatief onbekende gisagtige fungus se uitsonderlike vermoë om hout af te breek. Daarom die spesiesnaam "pulveracea", 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.
Oor die afgelope 25 jaar is daar verskeie kere berig oor spesies in die genus Coniochaeta se vermoë om lignosellulose vinnig te kan afbreek in fermenteerbare, eenvoudige suikers. Maar tot dusver is Prof Botha se laboratorium die enigste om op C. pulveracea 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 op datum 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 tipe gedrag eintlik net van sommige fungi-agtige patogene verwag," verduidelik Botha.
Oor 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 pulveracea 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 oor te skakel na 'n gisagtige organisme, 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 MSc-student CJ Borstlap, in samewerking met Dr Heinrich Volschenk en Dr Riaan de Witt (verbonde aan die Sentrum vir Bioinformatika en Berekeningsbiologie by die US) die eerste konsep-genoomopeenvolging van C. pulveracea bepaal. En met 'n genoomgrootte van 30 miljoen nukleotiede en meer as 10 000 gene, was dit beslis 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.
Dr 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 VK, en GenBank in die Verenigde State van Amerika, onder die aanwinsnommer QVQW00000000. Alle navorsers in hierdie veld het vrye toegang daartoe.
Die artikel "Draft Genome Sequence of the Lignocellulose-Degrading Ascomycete Coniochaeta pulveracea CAB 683" is op 3 Januarie 2019 gepubliseer in die vaktydskrif van die Amerikaanse Vereniging vir Mikrobiologie, getiteld Microbiology Resource Announcements en is aanlyn beskikbaar by https://mra.asm.org/content/8/1/e01429-18
Selle van die houtetende fungus, Coniochaeta pulveracea, vertoon beide gis- en fungusagtige eienskappe terwyl dit besig is om takkies van 'n Akasia-boom af te breek. Foto: Heinrich Volschenk
Mikrobioloë van die Universiteit Stellenbosch het die eerste konsep-genoomopeenvolging van die houtetende fungus, Coniochaeta pulveracea, 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. Hulle is, van links na regs, prof. Alf Botha, MSc-student CJ Borstlap, Dr Heinrich Volschenk en Dr Riaan de Witt.Foto: Universiteit Stellenbosch
Tel: +27 021 808 5856
Dr Heinrich Volschenk
Tel: +27 021 808 5851
Mnr CJ Borstlap
Department of Microbiology; Microbiology; Biofuels; Bioethanol; renewable energy; fungus; yeast ecology