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植物有记忆吗?植物对重复应激的生理反应不仅是生化层面

来源: 发布时间:2018-08-23 14:07:06 点击数: 使用提问咨询价格

        原文以 Dehydration Stress Memory: Gene Networks Linked to Physiological Responses During Repeated Stresses of Zea mays 为标题发表于2018年7月24日的Frontiers in plant science上。

        传统观点认为,植物对重复应激(如干旱)的生理反应仅仅表现为生化层面的调节,然而,事实也许并非如此。

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图1 “转录应激记忆”与“生理应激记忆”协同变化概念框架
 
        植物的“应激记忆”是指早先的、亚致死程度的胁迫,如严重的干旱,会改变植物对后续相同胁迫的反应,即表现为“记忆效应”。

        之前有研究者对重复脱水的玉米幼苗进行转录组分析,发现玉米体内存在转录应激记忆存储器。

        研究者感兴趣的是,“转录记忆”是如何转化为“生理记忆”的?

        研究者采用系统生物学的方法,在玉米幼苗重复脱水胁迫期间,进行全基因组分析,并测量了14项生理参数。他们试图回答,是否存在转录应激反应以及这种应激反应是如何发生的?

        共表达网络分析揭示出10个与特定生理过程密切相关的基因组块。研究者还发现,有一个模块虽然与几个生理过程密切相关,但存在发散性的特点。这些结果表明,这些基因参与了跨网络的协调响应。
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图2 经“重复脱水干旱-复水”的玉米基因共表达模块和和生理参数的相关性分析
 
        两个对干旱响应至关重要的生理过程—气孔导度和非光化学淬灭的变化,显示出“对比记忆模式”,这反映出植物细胞做出了与保护相关的代谢成本/收益权衡。
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图2 经“重复脱水干旱-复水”的玉米基因共表达模块和和生理参数的相关性分析

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图4 在连续干旱脱水-复水过程中,玉米叶片的叶绿素荧光参数和叶绿素浓度的变化
 
        该研究证明了:植物基因组水平的转录记忆反应,和重复应激暴露后细胞水平的综合生理反应,是协同变化的。