English: Many filamentous ascomycete fungi are capable of sexual reproduction, though the exact
mechanisms they use can differ from species to species. Those that require a compatible
partner are termed heterothallic, while those that can sexually reproduce in isolation are
termed homothallic. The major aim of this thesis was to further our understanding of a unique
type of sexual reproduction known as unisexuality. While unisexual species harbour genes
typically associated with heterothallic species, they are capable of independent sexual
reproduction. Utilizing a variety of bioinformatic and molecular tools, I was able to show that
unisexual reproduction is likely derived from heterothallism. I also propose that this transition
is possible with a few small changes to the MAT genes and pheromone response pathway. In
all three of the unisexual filamentous ascomycete fungi I investigated, mutations in the
secondary MAT genes resulted in significant gene truncations or the deletion of functional
domains- leading to non-functional proteins. Furthermore, these species also exhibited
atypical pheromone response pathways. Given that similar changes are seen in three
unisexual species from unrelated genera, I suggest that the mechanism that enables unisexual
reproduction is highly conserved. Using a CRISPR-Cas9-based genome editing system, I was
able to take the first steps towards experimentally mimicking unisexual behaviour in a
heterothallic species, by the truncation of a secondary MAT gene in H. omanensis. Future
research will thus focus on disruption of the pheromone response pathway in this species.
Afrikaans: Filamentagtige fungus spesies is in staat om seksueel voort te plant, maar die presiese
meganisme wat hulle gebruik verskil tussen spesies. Dié spesies wat ‘n teenoorgestelde en
versoenbare vennoot benodig word na as heterotallies verwys, terwyl dié wat in isolasie
seksueel kan voortplant, homotallies genoem word. Die hoofdoel van hierdie tesis was om
eenslagtigheid, ‘n unieke wyse van seksuele voortplanting, beter te verstaan. Alhoewel
eenslagtige fungus spesies tipies die gene het wat geassosieër word met die heterotalliese
voortplantingswyse, kan hulle onafhanklik van ‘n teenoorgestelde vennoot voort plant. Deur
van ‘n verskeidenheid bioinformatiese en molekulêre metodes gebruik te maak, het ek gewys
dat eenslagtigheid waarskynlik ‘n afgeleide vorm van heterotalliese voortplanting is. Ek stel
ook voor dat hierdie oorgang moontlik is met ‘n paar klein veranderinge aan die MAT gene en
die feromoon-reaksieweg. In al drie eenslagtige, filamentagtige spesies wat ek bestudeer het,
het mutasies in die sekondêre MAT gene gelei na beduidende geenverkortings of die
verwydering van funksionele dele vanuit die gene, wat nie-funksionele proteïene tot gevolg
gehad het. Hierdie spesies het ook atipiese feromoon-reaksieweë vertoon. Gegewe dat die
drie eenslagtige spesies van onverwante genusse soortgelyke geenveranderinge gehad het,
stel ek voor dat die meganisme wat eenslagtige voortplanting moontlik maak hoogs
gekonserveerd moet wees. Deur van ‘n CRISPR-Cas9-gebaseerde genoomredigeringsintrument
gebruik te maak, het ek die eerste stappe geneem om eenslagtige
voortplanting eksperimenteel na te boots in ‘n heterotalliese spesie, deur ‘n sekondêre MAT
geen in H. omanensis te verkort. Toekomstige navorsing sal daarop fokus om die feromoonreaksieweg
in hierdie spesie te ontwrig.
