在模型植物中发现环境胁迫的遗传基础

植物可能是喜怒无常的。即使是高速公路旁的杂草或混凝土人行道裂缝中的杂草也会因脱水、寒冷、过量的盐等而受到压力。广岛大学的研究人员已经确定了拟南芥(一种常用于基因研究的植物，因为其基因组已有详细记录)的 14 个基因，以及该植物抑制的 8 个基因在对 5 种特定压力源做出反应时表达更多。

“非生物胁迫——与害虫或疾病等生物胁迫相反——例如干旱、盐度和寒冷会对植物生长和作物生产力产生负面影响。了解植物对这些胁迫因素反应的分子机制对于作物的胁迫耐受性至关重要，”相应的研究人员说。作者博诺英正 (Hidemasa Bono)，广岛大学生命综合科学研究生院基因组信息学实验室教授。 Bono 还隶属于该大学基因组编辑创新中心的 Bio-DX 实验室。

“植物激素脱落酸(ABA)在非生物应激源下显着增加，诱导适应应激和调节基因表达的生理反应。尽管许多研究已经检查了已建立的应激信号通路的组成部分，但很少有人探索其他未知元素。”

为了更好地了解 ABA 增加的分子途径，研究小组分析了拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 的公共 RNA 测序数据。 RNA 测序是一种技术，使科学家能够识别和量化生物体 RNA 中编程的遗传指令的特定序列。这些数据可以揭示不同的变量如何增加或减少某些基因的表达。

Bono 和他的团队特别关注五种与 ABA 相关的胁迫条件： ABA，当激素直接施用于植物时;盐，它改变植物如何利用水;脱水，或植物有多少水;渗透性，当植物细胞不适当地膨胀或收缩时;和冷。

波诺说：“数据驱动的研究具有分析大型独立数据集的优势，这可以识别新的目标，与广泛研究的既定因素不同，并加速耐逆作物的发展。”

研究人员对 216 个配对数据集进行了荟萃分析，结合这些研究结果并重新分析它们，以确定数据可能重叠或揭示以前未知的联系的位置。

荟萃分析显示，在所调查的所有 5 种 ABA 相关应激反应中，有 14 个基因普遍上调，8 个基因普遍下调。 Bono 指出，一些受盐、脱水和渗透处理调节的基因不受 ABA 或冷胁迫的调节，这表明它们可能通过不同的信号通路参与植物反应。

Bono 说：“我们的荟萃分析揭示了一系列在 ABA 依赖性和非 ABA 依赖性应激反应中具有未知分子机制的候选基因。”

“这些基因可能是选择基因组编辑靶点的宝贵资源，并可能有助于发现植物中新颖的胁迫耐受机制和途径。我们将继续开发方法并利用公共数据库的数据，从不同角度进行比较分析，以揭示植物中新的胁迫耐受机制和途径。”植物应激反应的未知机制。”