如何战胜高温：记忆机制让植物适应高温胁迫

研究人员发现，植物通过一种特殊的“记忆”机制来适应热应激。JUMONJI家族的蛋白质可以控制小的热休克基因，使植物变得耐热，以便更好地适应未来的热应激。这项研究适用于广泛的科学领域，了解这一机制有助于维持全球变暖条件下的粮食供应。

　　

俗话说：“如果你受不了热，就离开厨房。”。但是，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：日本的研究人员发现，由于热应激“记忆”的特殊机制，植物可以获得耐热性，从而更好地适应未来的热应激，奈良科学技术研究所的研究人员发现，一个控制小的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，特别是全球变暖，对全球农业的威胁越来越大。因为植物不能移动来避免不利的条件，比如可能致命的高温，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的一个重要目标。

“热胁迫经常是重复和变化的，”该研究的主要作者山口信夫说一旦植物经历了温和的热胁迫，它们就会变得耐性强，能够适应进一步的热胁迫。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遗传性改变，不涉及潜在DNA序列的改变。”，资深作家伊藤东彦解释道我们研究了JUMONJI（JMJ）蛋白在获得性温度耐受性中的作用，以应对几天内反复出现的热。“

JUMONJI蛋白是组蛋白脱甲基酶。去甲基酶是从蛋白质等分子，特别是为染色体提供结构支持的组蛋白中去除甲基的酶。研究小组发现，植物能够维持热记忆是因为小的热休克基因上的H3K27me3（组蛋白H3赖氨酸27三甲基化）降低了。这些结果，连同未来的研究，将进一步阐明植物记忆和适应的机制，”山口说。

这项研究将与生物学、生物化学、生态学、环境和农业科学等多个领域的基因研究相关，适用于动植物的研究。了解这项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

Journal Reference:

1. Nobutoshi Yamaguchi, Satoshi Matsubara, Kaori Yoshimizu, Motohide Seki, Kouta Hamada, Mari Kamitani, Yuko Kurita, Yasuyuki Nomura, Kota Nagashima, Soichi Inagaki, Takamasa Suzuki, Eng-Seng Gan, Taiko To, Tetsuji Kakutani, Atsushi J. Nagano, Akiko Satake, Toshiro Ito. H3K27me3 demethylases alter HSP22 and HSP17.6C expression in response to recurring heat in Arabidopsis. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23766-w