Research Project
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
植物は一度受けた高温の刺激に対して、順応するようになる。このことを高温順化という。地球の温暖化が予想されているため、植物が高温に順応するメカニズムを知り、人為的に調節することは食料の安定な供給のための必須の課題と言える。しから、これまでのシロイヌナズナを用いた高温順化の実験は、フィールドでは植物が経験しない条件で解析が行われてきた。申請者は、遺伝因子とエピジェネティックな因子に注目して、シロイヌナズナのフィールドにおける高温順化の分子基盤を解析する。実験室とフィールド条件での植物の高温順化能の違いを理解し、その多様性・柔軟性・進化をゲノム・エピゲノムの両方の観点から理解する。
Acclimation to high temperature increases plants’ tolerance of subsequent lethal high temperatures. Although epigenetic regulation of plant gene expression is well studied, how plants maintain a memory of environmental changes over time remains unclear. Here, we show that JUMONJI (JMJ) proteins, demethylases involved in histone H3 lysine 27 trimethylation (H3K27me3), are necessary for Arabidopsis thaliana heat acclimation. Acclimation induces sustained H3K27me3 demethylation at HEAT SHOCK PROTEIN22 (HSP22) and HSP17.6C loci by JMJs, poising the HSP genes for subsequent activation. Upon sensing heat after a 3-day interval, JMJs directly reactivate these HSP genes.
申請者は、植物が記憶をする原理を研究し、エピゲノム因子であるJUMONJI (JMJ)が抑制的ヒストン修飾であるH3K27me3を除去することで、植物が高温を受けた経験をしばらく記憶することを明らかにした (Yamaguchi et al., 受理, Nature Com.)。この研究は植物の記憶の分子基盤の実体を明らかにした例として、国際的に高く評価された。繰り返しやってくる高温の刺激に適応する仕組みを解明して操作することは、植物の生き残り戦略を知り、植物に対する気候変動の影響を軽減するための対策を講じていくうえでも非常に重要である。
All 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 11 results)
Current Opinion in Plant Biology
Volume: 61 Pages: 102009-102009
Nature Communications
Volume: 11 Pages: 5118-5118
bioRxiv
Volume: -
Frontiers in Plant Science
Volume: 11 Pages: 600726-600726
Volume: 11 Pages: 596835-596835
Plant Cell and Environment
Volume: 42 Pages: 2198-2214
Plant Signaling and Behavior
Volume: 14 Pages: 1604019-1604019
Journal of Experimental Botany
Volume: 70 Pages: 1711-1718
Plant Cell
Volume: 31 Pages: 1488-1505
120006726651
International Journals of Molecular Sciences
Volume: 20 Pages: 4065-4065
New Phytologist
Volume: 222 Pages: 2-2
Frontiers in Ecology and Evolution.
Volume: 7 Pages: 437-437