植物内生真菌
内生真菌が植物との共生により産生する二次代謝産物は、家畜と人間を含む哺乳類に対して非常に有毒である。毎年、家畜の死亡により6億ドル以上の損失が引き起こされている。例えば、Claviceps spp. によって産生される麦角アルカロイド類は何百年前からライムギ畑の危険な汚染物質である 。
内生真菌の非致死性の防御物質は馬草といった飼料に混入し、畜産業の生産性を低下させる。内生真菌との共生は植物組織の栄養品質の低下させ、家畜への栄養摂取量を減少させる。内生された馬草を与えられた牛と馬において妊娠率と出生率の低下が報告されている 。このため、乳製品と肉の産業は経済的損失を受けている。
内生真菌による畜産動物への被害の代表例としてトールフェスクによる中毒症状がある。1941年に、芝草トールフェスクの品種ケンタッキー31(KY-31)が育種され、畜産動物用飼料として広く使用されるようになった。しかし、KY-31を給与した牛に体重の減少、食欲不振、蹄の壊死などが現れた。現在では内生真菌Neotyphodium coenophialumが産生するエルゴバリンが中毒の主要な原因物質であると考えられている。N. coenophialum に感染したトーフフェスクを食した牛には以下の3つの病態が現れる。
現在では、植物の防御機構についての研究に加えて、内生/外生真菌と植物との関係と生態系における影響、特に肉食動物に対する効果も主要な研究テーマとなっている。内生真菌が植物生理と揮発性有機化合物発生量を変更させる機構はまだよくわかっていない。これらの変更効果は環境条件、特に草食動物との遭遇率によって変わることは明らかとなっているが、その研究結果には現在のところ整合性は得られていない。
内生菌は、草食動物による食害に対する誘導防衛と耐性の両方において中心的役割を担う。過去十年間にわたり、内生菌が媒介する植物防衛の分子機構についての研究が盛んになっている。
遺伝子工学などの生物工学の技術進歩により、遺伝子改変した内生菌を用いて農作物の収量と防御効果を増加させる研究が進んでいる 。草食動物への応答に関する遺伝学の知見はトールフェスクFestuca arundinaceaの研究で得られている。内生真菌が存在する場合、トールフェスクの防御機構における化学経路はジャスモン酸により下方制御されている。
多くの場合、密接に共生している真菌は自身の二次代謝産物生産関連遺伝子を宿主のゲノムに組み込む。このことは様々な植物において防御の化学経路の成り立ちについて説明するのに役立つ。また、化学経路を生物工学へ利用することを可能にする。