南京農(nóng)業(yè)大學資環(huán)學院沈其榮教授團隊以木霉菌為研究材料，通過生態(tài)遺傳學方法，解析了一類表面活性小分子蛋白Hydrophobin（HFB）參與真菌分生孢子傳播，進而影響其環(huán)境適應(yīng)性與物種分化的分子機制， 真菌進化生物學由于化石證據(jù)的缺乏、群體間生活史迥異以及同時具有無性和有性生殖現(xiàn)象等問題而發(fā)展相對緩慢；另一方面，也正是因為這些獨有的特性，真菌具有高度生態(tài)可塑性，因而可作為進化生物學研究的極佳對象。高等絲狀真菌通過在分生孢子表面“涂”上一層由表面活性小分子蛋白HFB組成的“疏水涂層”而實現(xiàn)孢子的風媒傳播等功能。研究人員針對姐妹種木霉T. harzianum(Th)和T. guizhouense(Tg)的高表達hfb基因（hfb4和hfb10）構(gòu)建了基因敲除突變體庫，并分別對突變體進行了風媒和水媒的傳播模擬試驗，發(fā)現(xiàn)不同菌種有各自偏好的傳播方式。研究人員對突變子進行抗逆性、生長和繁殖能力測試，發(fā)現(xiàn)HFB4的移除不僅顯著影響真菌的生態(tài)適應(yīng)性（Fitness），且同一HFB對真菌適應(yīng)性的貢獻力即便在遺傳背景相近的菌株間也差異顯著?；诖耍芯咳藛T分別對兩個種群的hfb4（及hfb10）進行了自然選擇壓力計算，發(fā)現(xiàn)來自Th的hfb4受到強正向選擇壓力驅(qū)使。結(jié)合其生理生態(tài)習性（圖1），研究人員猜測，Tg可能起源于水生環(huán)境，其孢子為脫離親代生境，需要通過風媒傳播至別處，且在高空中傳播要求其孢子可以耐低溫和UV照射，Tg具有上述特征；而Th則更偏向于利用雨水或昆蟲進行傳播，其確切的傳播偏好有待進一步研究。在整個進化歷程中，hfb4對菌株生態(tài)適應(yīng)性的凈貢獻率是物種多個指標或特性進化權(quán)衡（compromise）的結(jié)果，例如hfb4的存在可提高Tg孢子的風媒傳播能力，但卻會相應(yīng)“犧牲”掉一些耐低溫特性。 在本研究中，研究人員結(jié)合人工智能（AI）技術(shù)開發(fā)了一套可高通量監(jiān)測絲狀真菌生長和繁殖能力的技術(shù)集合——REPAINT。REPAINT技術(shù)不僅擴充了真菌環(huán)境適應(yīng)性評價體系的指標內(nèi)容，使基于純培養(yǎng)方式的數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)高通量智能化和標準化，而且允許針對不同真菌類群實行定制化調(diào)整。