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许多陆地真菌发挥着腐生菌(saprotrophs)的关键作用。有证据表明,在沿海水域,浮游真菌(浮游菌mycoplankton)以大致类似的功能模式降解和利用浮游植物衍生的富含碳水化合物的物质。然而,在公海中以碳水化合物为基础的真菌腐生菌的发生程度在很大程度上仍是推测。糖苷水解酶 (GH) 是一类广泛存在的碳水化合物活性酶 (CAZymes) ,可降解复杂的多糖。在陆生真菌中,分泌的 CAZymes 是腐生菌发挥功能潜力的关键,也是高分子量 (HMW) 多糖(如纤维素)降解的主要方式。沿海腐生浮游菌也利用分泌的 GH 来降解浮游植物衍生的 HMW 碳水化合物底物,但活跃的远洋浮游菌特定 GH 家族的普遍性和身份尚不清楚。
在这篇短文中,作者查询了塔拉海洋单基因图集 (MATOU) 宏转录组发生数据库,查找转录的真菌 GH 基因,以探索海洋中大规模的深度依赖性结构。MATOU 数据库包含从塔拉海洋宏转录组 (unigenes) 组装的所有独特真核基因、它们相关的分类和样本内的发生情况。
作者首先为 61 个真菌 GH 家族创建参考库,使用 CD-Hit 进行聚类。使用Diamond在这些库中搜索 MATOU 单基因,按照相似性 < 95%基因聚类,得到一个数据库。使用 MATOU 分类法在数据库中筛选非真菌单基因。去除冗余匹配后,发现 1,326 个独特的真菌 GH 单基因(约占整个单基因目录的 0.001%),在所有 Tara Oceans 样本中出现了 44,386 次。
Bioinformatics pipeline and glycoside hydrolase unigene abundance
基于Tara数据库调查了转录海洋真菌 CAZyme 基因的普遍性发现海洋中存在大量独特的转录真菌苷水解酶,包括在表层水和深层叶绿素最高点(DCM)作用于纤维素的大量苷水解酶。此外还发现了其他多种糖苷水解酶,作用于β-葡聚糖和几丁质。这项分析表明,浮游真菌是开阔海洋中活跃的噬菌体,为今后研究海洋真菌在海洋碳循环(包括生物碳泵)提供了理论依据。
Depth distribution of fungal glycoside hydrolases in the global oceans.
参考文献
Nathan Chrismas, Michael Cunliffe, Depth-dependent mycoplankton glycoside hydrolase gene activity in the open ocean—evidence from the Tara Oceans eukaryote metatranscriptomes, The ISME Journal, Volume 14, Issue 9, September 2020, Pages 2361–2365, https://doi.org/10.1038/s41396-020-0687-2
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