スギはどう高温を記憶するのかー高温順化分子基盤の解明ー

日本雪松如何记住高温？阐明高温适应的分子基础

• 批准号: 21K05680
• 负责人: 伊原 徳子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05680/
• 关键词: スギ; 高温順化; レトロトランスポゾン; エピジェネティクス

スギ苗木を用い、自然光条件下で一部の個体に36℃（3時間・2日間）の処理を行い、25℃で1日おいたのち38℃で3時間処理した。針葉のRNA-Seqデータをもとに、先行研究で高温順化に関わることが示唆されていた遺伝子群の発現量の変化を調べたところ、36℃処理により一部の熱ショックタンパク質と転写因子が誘導されていたが、38℃処理では全ての個体において高温誘導性遺伝子の転写がより強く誘導され、各遺伝子の発現量に順化処理の有無による有意な違いが見られなかった。光学系IIの障害の程度を調べたFv/Fm測定の結果からは、個体によるばらつきはあるが36℃処理により光学系IIの障害が抑制されていると考えられることから、観察された高温順化には他の遺伝子が関与していると考え、その候補を絞った。また、実生の育成温度の違いが高温によるダメージやレトロトランスポゾンの活性化に及ぼす影響を調べるため、実生を25、30℃で発芽、育成したのち、45℃で10日間処理した個体と未処理の個体について、50、52、55、56.5、58℃の熱ストレス処理を行なった。52℃までは用いた環境条件では致死的な高温ではなく、55℃で一部の、56.5℃以上で全ての個体が枯死した。生育温度や45℃処理による針葉の黄化の差について数値化するため、クロロフィル含量測定用のサンプリングを行なった。加えて、野外試験地で6月に観察された猛暑日に前年度と当年度に展開した針葉をサンプリングし、RNAとDNAを抽出した。

使用雪松幼苗，一些个体在自然光条件下在36°C（3小时，2天）下处理，然后在25°C下处理1天，然后在38°C下处理3小时。基于针叶 RNA-Seq 数据，我们研究了先前研究中认为与高温驯化有关的基因表达水平的变化，然而，当在 38°C 下处理时，高温诱导基因的转录发生了变化。在所有个体中均受到更强烈的诱导，并且根据是否存在驯化处理，每个基因的表达水平没有观察到显着差异。根据调查光学系统II的损伤程度的Fv/Fm测量结果，认为通过36℃的处理可以抑制光学系统II的损伤，但因人而异。基因参与了这个过程，并缩小了候选范围。此外，为了研究幼苗生长温度的差异对高温和逆转录转座子激活造成的损害的影响，将幼苗在25和30℃下萌发并生长，然后在45℃下处理10天，并在30℃下处理幼苗。个体在 50°C、52°C、55°C、56.5°C 和 58°C 下接受热应激处理。在所使用的环境条件下，温度高达 52°C 并不算致命；一些个体在 55°C 时死亡，所有个体在温度高于 56.5°C 时死亡。为了量化由于生长温度和 45℃ 处理引起的针叶变黄的差异，取样测量叶绿素含量。此外，在田间试验地点6月份的酷热天气中对去年和今年发育的针叶进行了采样，提取了RNA和DNA。

项目成果

Stress-responsive retrotransposable elements in conifers

• DOI: 10.1266/ggs.22-00042
• 发表时间: 2022-08-01
• 期刊: GENES & GENETIC SYSTEMS
• 影响因子: 1.1
• 作者: Ujino-Ihara，Tokuko