真菌的分子生物學與生態學是當代最活躍的研究領域之一。真菌與動物的近緣關係（Opisthokonta）徹底重塑了真核生物演化樹。
菌絲頂端生長的分子機制
Spitzenkörper 由 vesicle cluster 組成：含幾丁質合成酶 (chitin synthase)、β-glucan synthase 的分泌囊泡 → exocyst 複合體 (Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Exo70) 導向頂端融合。Rho GTPase (Cdc42, Rac1) 調控 polar growth。formin (Bni1) 聚合 actin cable 導引囊泡運輸。microtubule 負責長距離運輸。
Septal pore 的胞質連續性
Ascomycota 的 septal pore 含 Woronin body (含 HEX-1 protein) 可在菌絲受損時快速堵塞孔道防止胞質流失。Basidiomycota 的 dolipore septum 有 parenthesome (膜帽結構) 調控胞質流通大小。
真菌與動物的共同祖先特徵
Opisthokonta 的共衍徵：單一後鞭毛 (posterior flagellum)、粒線體 cristae 為扁平板狀、幾丁質合成能力。真菌演化過程中失去鞭毛（壺菌除外）。
真菌的次級代謝
Polyketide synthase (PKS) + Nonribosomal peptide synthetase (NRPS) 產生大量 bioactive 化合物：Penicillin (Penicillium)、Cephalosporin (Cephalosporium)、Cyclosporin (Tolypocladium)、Lovastatin (Aspergillus)、Aflatoxin (Aspergillus flavus)。真菌次級代謝基因常成簇 (biosynthetic gene cluster, BGC)。
菌根 (Mycorrhiza) 的分子對話
Arbuscular mycorrhiza (AM)：Glomeromycota + 80% 陸地植物。植物分泌 strigolactone → 誘導真菌菌絲分支 + 分泌 Myc factor (LCO + CO) → 植物形成 pre-penetration apparatus → 真菌形成 arbuscule (營養交換介面)。P 轉運體 (PT4) 與糖轉運體在介面協調交換。
模式真菌
Saccharomyces cerevisiae (酵母菌)：第一個定序的真核基因組 (1996)、galactose 調控網路經典、細胞週期基因 CDC 系列 (Hartwell, Nobel 2001)。Neurospora crassa：一基因一酵素假說 (Beadle & Tatum, Nobel 1958)。Aspergillus nidulans：遺傳學模式。
Azoles 抑制 ergosterol 合成 (CYP51, 14α-demethylase)。Echinocandins 抑制 β-glucan synthase (Fks1)。Amphotericin B 結合 ergosterol 形成膜孔。抗藥性：Candida auris 為多重抗藥性新興病原。