標高適応と季節的可塑性における葉の温度適応メカニズムの解明

阐明海拔适应和季节可塑性中的叶温适应机制

基本信息

批准号：
19J22000
负责人：
湯本原樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

展葉スケジュールとそれに応じた葉のストレス耐性の付与は植物の成長を決定する主要因である。生育環境の温度差に応じて、葉の形質に標高勾配に沿った遺伝的分化が見られることがある。一方、季節環境の中では、夏と冬との温度差に応じて葉の性質が可塑的に変化する。本研究では常緑性草本ハクサンハタザオの葉の標高適応と季節的可塑性を対象に以下の2つの項目で研究を行う。1標高適応の基盤となるゲノム領域を明らかにする。2.季節依存的な葉老化の決定要因を明らかにするとともにその分子メカニズムを明らかにする。2021年度は、項目1に関して2つの研究を行った。(1)昨年度までに得られた凍結耐性における標高分化に関して、複数集団で同様な適応が観察されるかを生態型を共通条件下で栽培し、低温馴化と脱順化の過程で発現遺伝子および凍結耐性の変化を明らかにした。 (2)この際、多検体に対して凍結耐性を計測する必要があり、リーフディスクを利用した凍結手法の開発をした。項目2に関して、これまで葉寿命と葉の枯死の決定要因が季節依存的に変化することを示してきた。そこで2021年度はこれまで得たサンプルに対しRNA-seq解析をおこなった。その結果、夏の自己被陰による葉老化では従来知られている葉の老化関連遺伝子が葉の老化に伴って発現が上昇することが明らかになった。一方、冬の転流による葉の老化では既知のストレス誘導（被陰も含む）による老化関連遺伝子は老化に伴い発現が上昇しなかった一方で無機塩類の飢餓への応答に関わる遺伝子の発現が上昇した。このことから冬の転流による老化は繁殖器官への無機塩類の輸送が葉老化の主要因となっている可能性が示唆された。葉寿命に関する一連の実験に関してまとめた論文を植物科学のトップジャーナルにて査読中である。

相应地，叶片时间表和叶片胁迫耐受性是决定植物生长的主要因素。根据不断增长的环境的温度差，可以在叶片性状中观察到沿高度梯度的遗传分化。另一方面，在季节性环境中，叶子的性质根据夏季和冬季之间的温度差而变化。这项研究将集中于常绿草药Haxanhatazao叶的高度适应和季节性可塑性，其中有两个受试者：1揭示了升高适应性的基因组区域。 2。确定季节依赖叶片衰老及其分子机制的决定因素。在2021年，关于第1项的研究进行了两项研究。（1）关于在去年获得的冻结耐药性的升高分化，在共同条件下培养了生态型，以确定在多个人群中是否观察到了相似的适应性，并且在低温调节和低温调节和脱离生成的过程中，表达的遗传和冻结性的变化揭示了。（2）在这种情况下，有必要测量多个样品冻结的电阻，并开发了使用叶盘的冰点方法。关于项目2，我们已经表明，叶片寿命和叶片死亡的决定因素以季节依赖的方式变化。因此，在2021年，我们对迄今为止获得的样品进行了RNA-seq分析。结果，有人发现，在夏季，叶片衰老相关基因的表达在叶片衰老中已知，随着叶片衰老的增加。另一方面，在由于冬季易位引起的叶子衰老中，已知的应激诱导（包括阴影）并未随衰老的表达增加，而涉及的基因表达涉及无机盐饥饿的反应。这表明，无机盐向繁殖器官的运输是由于冬季易位引起的叶片衰老的主要因素。目前，在《顶级植物科学杂志》中审查了一系列有关叶子寿命的实验的论文。