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控制小热休克基因的蛋白质使植物能够应对热应激

“如果你受不了热,就离开厨房,”正如一句老话。但是对于那些在天气变得太热时无法离开众所周知的厨房的有机体,还有另一种方式:来自日本的研究人员发现,由于一种特殊的热应激“记忆机制”,植物可以获得耐热性以更好地适应未来的热应激'。

在Nature Communications 上发表的一项研究中,奈良科学技术研究所的研究人员透露,控制小型热休克基因的蛋白质家族使植物能够“记住”如何应对热应激。

气候变化,尤其是全球变暖,对全世界的农业构成越来越大的威胁。由于植物无法移动以避免不利条件,例如可能致命的高温,因此它们需要能够有效应对热应激等因素才能生存。因此,提高农作物的耐热性是农业的一个重要目标。

热应激经常重复和变化。一旦植物经历了轻微的热应激,它们就会变得耐受并且可以适应进一步的热应激。这被称为热应激‘记忆’,据报道与表观遗传修饰有关。”

表观遗传修饰是基因表达方式的可遗传变化,不涉及潜在 DNA 序列的变化。

“我们想发现植物如何保持环境变化的记忆,”资深作者 Toshiro Ito 解释说。“我们研究了 JUMONJI (JMJ) 蛋白在响应几天内反复出现的热量获得的温度耐受性中的作用。”

JUMONJI 蛋白质是组蛋白去甲基化酶。去甲基化酶是从分子(如蛋白质,特别是组蛋白)中去除甲基的酶,为染色体提供结构支持。研究小组透露,由于小热休克基因上的 H3K27me3(组蛋白 H3 赖氨酸 27 三甲基化)降低,植物能够保持热记忆。

“我们发现这些蛋白质是拟南芥热驯化所必需的。这些结果以及未来的研究将进一步阐明植物记忆和适应的机制,”山口说。

这项研究将涉及生物学、生物化学、生态学、环境和农业科学等多个领域的遗传研究,适用于动物和植物的研究。了解这项研究中揭示的表观遗传记忆机制将有助于研究耐热性,以维持自然条件下的食物供应。

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