InHouse: The genomic and physiological basis of invasiveness in a harmful house-invader

I dette studiet har vi undersøkt hvorfor og hvordan Serpula lacrymans (Ekte hussopp) er så effektiv til å bryte ned treverk i menneskeskapte konstruksjoner i tempererte strøk og har invadert store geografiske områder. Ved å undersøke den genetiske sammensetningen, genuttrykket og forskjeller i økologi og fysiologi mellom denne arten og nærstående arter har vi funnet noen svar på hvordan den har invadere det menneskeskapte habitatet. Serpula lacrymans bryter ned treverket ved en spesielt effektiv brun-råte, en rask nedbrytingsprosess ved bruk av en kombinasjon av oxidative og enzymatiske reaksjoner. Denne arten har invadert det menneskeskapte habitat ved minst to uavhengige hendelser, i Europa og Japan. Fra Europa har arten invadert tempererte områder over nesten hele verden. Ved å sekvensere genomene til disse to populasjonene og undersøke fysiologiske egenskaper har vi observert at populasjonen fra Japan har opprettholdt en naturlig genetisk variasjon, med stor effektiv populasjonsstørrelse, og høy diversitet og rekombinasjon av genomene. I tillegg har den Japanske populasjonen en effektiv nedbrytning og er en sterk antagonistisk aktør. Den japanske populasjonen er geografisk nær naturlige populasjoner av denne arten. Den Europeiske derimot har liten genetisk diversitet, lite rekombinasjon av genomene og er en svak antagonist, men er en like effektiv nedbryter. Det er mulig at genetisk drift etter en sterk flaskehals ved invaderingen i Europa, har påvirket til å gjøre denne populasjonen spesielt effektiv til å invadere nye områder. Videre undersøkte vi hva som skiller Serpula lacrymans og nært beslektede arter som også eller bare lever i skog. Søsterarten Serpula himantioides oppførte seg som en generalist i de fysiologiske eksperimentene og kunne bryte ned gran og furu like bra, mens S. lacrymans hovedsakelig bryter ned gran. S. himantioides hadde også sterke antagonistiske egenskaper. Når vi sammenliknet genomene til denne arten og Serpula lacrymans fra Europa observerte vi at S. himantioides hadde flere gener kodende for enzymer til å bryte ned treverk, men hadde mistet et gen som kan binde seg til cellulose og hjelpe soppen med nebrytning. Det kan forklare den bredere utnyttelsen av næring hos S. himantioides, men at den bryter ned gran mye saktere enn S. lacrymans. S. himantioides hadde også flere gener relatert til forsvar (f.eks ABC transportere og spesialisert metabolisme) som kan forklare de sterke antagonistiske egenskapene. Vi observerte forskjeller i seleksjon på gener relatert til transport av næring og vekst mellom disse artene som indikerer at dette har vært viktige faktorer ved invaderingen av menneskeskapte habitater. I tillegg til at det genetiske innholdet var forskjellig mellom disse artene utrykker de også forskjellige gener når de bryter ned forskjellige trearter. Mens S. lacrymans utrykker forskjellige gener når den vokser på gran og furu viser S. himantioides har et liknende genutrykk ved vekst på de to artene. Dette kan forklare den varierende effektiviteten til å bryte ned de to tre-artene, men kan også være en respons til temporale faktorer ved nedbrytingen. Vi kan konkludere med at Serpula lacrymans i hus har et gen-repertoar som gjør den til en spesialist på å bryte ned gran, til å transportere næring og reallokere vekst i det tørre habitatet i hus og konkurrerer dårlig ved konkurranse med andre arter. Dette kan forklare hvorfor den har klart å spre seg over store geografiske områder og hvorfor vi ikke ser denne arten ofte i skogen. Denne kunnskapen om hva som er viktig for spredning, etablering og hvordan effektiv brun råte oppstår i hus kan benyttes videre in andre studier om bekjempelse av råte i bygninger.

The dry rot fungus, Serpula lacrymans, is the most aggressive of the fungi decomposing buildings in the Northern Hemisphere. The species has spread with an invasive nature into temperate regions worldwide. We will infer the genetic, expressional and physi ological basis for the success of the fungus as an invader of human-made wood constructions. We will thereby increase the knowledge of the genetic basis of invasive species and of brown-rot decay and effectiveness of fungi in decomposing wooden materials. The genome of S. lacrymans has recently been sequenced, and the ideal growth conditions of the species are known from previous studies. Thus, based on the background information we hypothesize that 1) genetic diversity in the invasive population is impor tant in order to be an efficient invader, 2) that the gene expression of certain genetic pathways, e.g. translocation proteins, will be important to tolerate the semi-arid and nutrient-patchy habitat inside houses, 3) that genes have been lost in relation to stress and temperature tolerance in the house invading strains, and 4) that the house-invading strains are inferior biological competitors in the wild in their founder areas. The species has invaded Europe and Japan independently from its native range . By re-sequencing Serpula lacrymans strains of the two different house-invasions and the wild relative (Serpula lacrymans var. shastensis) without the ability to infect houses, manipulating the growth conditions of these strains and sequencing RNA from t hese different growth conditions we expect to obtain further knowledge of changes has happened in the transition from the wild into houses, and the role of gene expression in brown rot decomposition. This is important in order to understand how a species spread, and which factor that can increase the aggressiveness, or distribution of an invasive species.