俗话说:“如果你受不了热,就离开厨房。”但对于那些在天气太热时不能离开厨房的生物来说,还有另一种方法: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。

奈良科学技术研究所(Nara Institute of Science and Technology)的研究人员在《科学与技术》杂志上发表的一项研究中发现,一个控制小热休克基因的蛋白质家族可以让植物“记住”如何应对热应激。

气候变化,特别是全球变暖,对世界范围内的农业构成了日益严重的威胁。由于植物无法移动以避免不条件,例如可能致命的高温,因此它们需要能够有效地应对热应激等因素才能生存。因此,提高作物的耐热性是农业研究的一个重要目标。

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。

“我们想发现植物是如何保持对环境变化的记忆的,”资深作者Toshiro Ito解释说。“我们研究了JUMonJI (JMJ)蛋白在几天内对反复加热的反应中获得耐温性的作用。”

JUMonJI蛋白是组蛋白去甲基化酶。去甲基化酶是一种从蛋白质,特别是组蛋白等分子中去除甲基的酶,组蛋白为染色体提供结构支持。研究小组发现,植物能够保持热记忆,是因为小热休克基因上的H3K27me3(组蛋白H3赖氨酸27三甲基化)降低了。

“我们发现这些蛋白质对热适应是必要的。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,”Yamaguchi说。

这项研究将涉及许多领域的遗传研究,包括生物学、生物化学、生态学、环境和农业科学,并适用于动物和植物的研究。了解本研究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。