原文以 Dehydration Stress Memory:Gene Networks Linked to Physiological Responses During Repeated Stresses of Zea mays為標(biāo)題發(fā)表于2018年7月24日的Frontiers in plant science上。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，植物對重復(fù)應(yīng)激（如干旱）的生理反應(yīng)僅僅表現(xiàn)為生化層面的調(diào)節(jié)，然而，事實也許并非如此。

圖1 “轉(zhuǎn)錄應(yīng)激記憶”與“生理應(yīng)激記憶”協(xié)同變化概念框架

植物的“應(yīng)激記憶”是指早先的、亞致死程度的脅迫，如嚴(yán)重的干旱，會改變植物對后續(xù)相同脅迫的反應(yīng)，即表現(xiàn)為“記憶效應(yīng)”。

之前有研究者對重復(fù)脫水的玉米幼苗進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)玉米體內(nèi)存在轉(zhuǎn)錄應(yīng)激記憶存儲器。

研究者感興趣的是，“轉(zhuǎn)錄記憶”是如何轉(zhuǎn)化為“生理記憶”的？

研究者采用系統(tǒng)生物學(xué)的方法，在玉米幼苗重復(fù)脫水脅迫期間，進(jìn)行全基因組分析，并測量了14項生理參數(shù)。他們試圖回答，是否存在轉(zhuǎn)錄應(yīng)激反應(yīng)以及這種應(yīng)激反應(yīng)是如何發(fā)生的？

共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析揭示出10個與特定生理過程密切相關(guān)的基因組塊。研究者還發(fā)現(xiàn)，有一個模塊雖然與幾個生理過程密切相關(guān)，但存在發(fā)散性的特點(diǎn)。這些結(jié)果表明，這些基因參與了跨網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)響應(yīng)。

圖2 經(jīng)“重復(fù)脫水干旱-復(fù)水”的玉米基因共表達(dá)模塊和和生理參數(shù)的相關(guān)性分析

兩個對干旱響應(yīng)至關(guān)重要的生理過程—?dú)饪讓?dǎo)度和非光化學(xué)淬滅的變化，顯示出“對比記憶模式”，這反映出植物細(xì)胞做出了與保護(hù)相關(guān)的代謝成本/收益權(quán)衡。

圖2 經(jīng)“重復(fù)脫水干旱-復(fù)水”的玉米基因共表達(dá)模塊和和生理參數(shù)的相關(guān)性分析


圖4 在連續(xù)干旱脫水-復(fù)水過程中，玉米葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)和葉綠素濃度的變化

該研究證明了：植物基因組水平的轉(zhuǎn)錄記憶反應(yīng)，和重復(fù)應(yīng)激暴露后細(xì)胞水平的綜合生理反應(yīng)，是協(xié)同變化的。