Per comprendere meglio come vengono trasmessi gli organismi benefici (simbionti) tra le generazioni ospiti, i ricercatori hanno studiato il ruolo che i batteri che vivono all'interno del suo ospite (endosimbionti) hanno sulla riproduzione dell'ospite fungino, e i geni riproduttivi che regolano. L'endosimbionte batterico, Burkholderia, è riconosciuto come mutualista, dove entrambe le specie di organismi beneficiano dell'associazione, ma si prevedeva che si fosse evoluto da un'interazione parassitaria con il loro ospite fungo del suolo, Rhizopus microsporus. I ricercatori hanno scoperto che gli endobatteri che stabiliscono il controllo sulla riproduzione erano una probabile chiave di questa transizione evolutiva. Utilizzando questo modello, i ricercatori hanno anche generato il primo set di dati trascrittomici della riproduzione sessuale nei funghi precoci e hanno scoperto geni fondamentali per questo processo.

In assenza degli endobatteri Burkholderia, il fungo Rhizopus non può agire da fitopatogeno, non può riprodursi asessualmente, e i ricercatori hanno ora scoperto che gli endobatteri regolano anche la sua riproduzione sessuale. Il lavoro fa luce su un gruppo poco conosciuto di funghi oleaginosi o produttori di olio, e l'impatto che questa interazione mutualistica ha su questi potenziali funghi che producono biodiesel su larga scala.

Nei mutualismi ereditari, gli ospiti trasmettono simbionti benefici tra le generazioni. L'origine di questo rapporto però, è spesso antagonista e il parassita deve prima assicurarsi la propria trasmissione prima di lavorare con l'ospite. Utilizzando la relazione mutualistica tra il fungo fitopatogeno Rhizopus microsporus (Rm) e gli endobatteri Burkholderia, uno sforzo collaborativo guidato da ricercatori della Cornell University e scienziati del Joint Genome Institute, è stata condotta una struttura per gli utenti dell'Office of Science del DOE per capire come avviene la transizione da antagonista a mutualistico. Il Rhizopus è un fungo patogeno delle colture, tra cui materie prime bioenergetiche candidate girasole, e mais, e una parte del gruppo Mucoromycotina, produttore di olio, di cui si sa poco. Il team di Cornell ha coltivato e sperimentato funghi e batteri, mentre il team DOE JGI ha sequenziato e annotato un genoma ospite (Rm ATCC 52813) come parte del progetto 1000 Fungal Genomes.

Come riportato nel 29 novembre, numero 2017 di Comunicazioni sulla natura , il team ha scoperto che il fungo dipende fortemente dagli endobatteri Burkholderia per proliferare sia sessualmente che asessualmente. Questa dipendenza è coerente con il modello di dipendenza dell'evoluzione del mutualismo; in questo caso, gli endobatteri controllano l'espressione di ras2-1, un gene cruciale per lo sviluppo riproduttivo, rendendo il fungo dipendente dalla continua presenza dei batteri. Studiando il modello di simbiosi Rm-Burkholderia, il team è stato in grado di ricostruire i percorsi riproduttivi in ​​diversi rami del regno fungino, generando il primo set di dati trascrittomici della riproduzione sessuale nei primi funghi per trovare geni rilevanti per il sesso attraverso i funghi. Hanno anche scoperto geni candidati, conservata in tutta la Mucoromycotina, che sembrano essere coinvolti nell'identificazione dei feromoni che sono fondamentali per questo percorso riproduttivo fungino.

Senza la relazione mutualistica Rm-Burkholderia, Rhizopus non è né un fitopatogeno né in grado di riprodursi con facilità. Finora, tutti gli endosimbionti scoperti nei funghi hanno dimostrato di avere un impatto sostanziale sul metabolismo lipidico dell'ospite. Poiché questi funghi produttori di petrolio sono potenziali fonti sostenibili di combustibili alternativi, quindi la comprensione delle relazioni fungo-batteriche può far luce su come queste interazioni influenzano la produzione di lipidi in Mucoromycotina e il loro potenziale per l'uso industriale.