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含有鵝膏環(huán)肽毒素的劇毒鵝膏屬真菌，被稱為“世界最毒蘑菇”。近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所的科研人員在毒蘑菇鵝膏環(huán)肽毒素合成機(jī)制方面取得最新研究進(jìn)展，他們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)鵝膏環(huán)肽合成新的關(guān)鍵基因P450-29和FMO1，將已知毒素合成基因從原來的2個(gè)增加到了4個(gè)，對鵝膏環(huán)肽生源合成途徑有了更為深入的認(rèn)識。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院刊》遺傳學(xué)板塊。

有毒蘑菇對人類健康常常造成威脅，但同時(shí)也是重要藥物和功能分子的來源。劇毒鵝膏中的毒素為鵝膏環(huán)肽，但鵝膏環(huán)肽并非僅鵝膏屬真菌獨(dú)有，在親緣關(guān)系很遠(yuǎn)的環(huán)柄菇屬和盔孢傘屬中，也有能產(chǎn)生這類毒素的真菌。

據(jù)論文第一作者、中科院昆明植物研究所副研究員羅宏介紹，這次發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因?yàn)椴煌募友趺?，?fù)責(zé)在鵝膏環(huán)肽毒素的關(guān)鍵位點(diǎn)異亮氨酸C-5和脯氨酸C-4等引入氧原子。若缺少這些氧原子，將導(dǎo)致毒素的活性下降1000倍以上。

羅宏表示，通過建立目前全球唯一的劇毒鵝膏基因組平臺，研究人員構(gòu)建了鵝膏屬、盔孢傘屬和環(huán)柄菇屬中13個(gè)劇毒物種的基因組數(shù)據(jù)庫，完整解析了鵝膏環(huán)肽生源合成途徑在蘑菇目中的整體架構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)在蘑菇目三個(gè)不同屬中，鵝膏環(huán)肽的主要合成基因是相同或相似的，因此鵝膏環(huán)肽生源合成途徑是同宗同源的。此外，系統(tǒng)發(fā)育和遺傳學(xué)研究證據(jù)表明鵝膏、盔孢傘、環(huán)柄菇之所以都能產(chǎn)生鵝膏環(huán)肽毒素，其根源是基因水平轉(zhuǎn)移。更深入的進(jìn)化分析表明，基因水平轉(zhuǎn)移發(fā)生的年代久遠(yuǎn)且并非直接發(fā)生在這幾類蘑菇之間，而是由未知古老真菌物種作為供體分別傳遞給了這些蘑菇。

“但令人吃驚的是，在進(jìn)化長河中，鵝膏、盔孢傘、環(huán)柄菇三大類蘑菇中的毒素合成能力發(fā)生了翻天覆地的變化。”羅宏說。

在木腐生的盔孢傘屬真菌中，僅有1個(gè)毒素前體基因且該基因編碼α-鵝膏毒肽;在土壤腐生的環(huán)柄菇屬真菌中，存在MSDIN前體基因家族的輕微擴(kuò)張，有約10種毒素前體基因;在菌根共生的鵝膏屬真菌中，MSDIN前體基因家族存在顯著擴(kuò)張，甚至還產(chǎn)生了新的毒素修飾基因，可將環(huán)肽數(shù)目再擴(kuò)大數(shù)十倍，因此鵝膏的實(shí)際產(chǎn)毒能力是盔孢傘和環(huán)柄菇的成千上萬倍。

羅宏說：“雖然鵝膏、盔孢傘、環(huán)柄菇都繼承了由供體轉(zhuǎn)移來的毒素基因，但可能受到不同生理和生態(tài)壓力的影響，各自朝不同的方向進(jìn)化，最終形成了三種迥異的命運(yùn)。鵝膏是其中的佼佼者，其鵝膏環(huán)肽生源合成途徑產(chǎn)生了眾多創(chuàng)新，產(chǎn)毒能力提升了千倍萬倍。”(作者：高雅麗 )