亜最適温度でのPseudophoenix ekmanii (Arecaceae)種子は、着水率の低下と発芽阻害に関連する遺伝子の発現亢進を示した

Pseudophoenix ekmanii (Arecaceae) seeds at suboptimal temperature show reduced imbibition rates and enhanced expression of genes related to germination inhibition.

• Anne M Visscher
• Elena Castillo-Lorenzo
• Peter E Toorop
• Laércio Junio da Silva
• Maggie Yeo
• Hugh W Pritchard

抄録

理論:

Pseudophoenix ekmanii は、ドミニカ共和国の南東部に生息する、危機的に絶滅の危機に瀕しているヤシの種です。P. ekmanii の種子が散布時にさらされる温度は、32 から 23℃（最大と最小）の範囲であり、1 月には約 20℃にまで下がることがあります。我々の目的は、この熱帯ヤシの種における種子の吸収、水分含有量、胚の成長、および遺伝子発現パターンに及ぼす、最適でない発芽温度（20℃）と最適な発芽温度（30℃）の影響を分析することであった。

RATIONALE: Pseudophoenix ekmanii is a critically endangered palm species that can be found in the Southeast of the Dominican Republic. The temperatures to which P. ekmanii seeds are exposed upon dispersal range from 32 to 23 °C (max and min) and can reach a low of approximately 20 °C in January. Our aim was to analyse the effect of suboptimal (20 °C) and optimal (30 °C) germination temperature on seed imbibition, moisture content, embryo growth and gene expression patterns in this tropical palm species.

方法:

種子の摂取量は種子全体を用いて追跡し、水分含有量は個々の種子セクションについて評価した。胚と全種子の大きさは、完全移植前と移植後に測定した。トランスクリプトームシークエンスでは、胚組織のみから mRNA を抽出し、その結果得られたリードを Elaeis guineensis の参照ゲノムに対してマッピングしました。また、統計解析を行った後、遺伝子オントロジーカテゴリ「生物学的プロセス」と「細胞構成要素」の濃縮度を調べることで、発現の異なる遺伝子を同定した。

METHODS: Seed imbibition was tracked using whole seeds whilst moisture content was assessed for individual seed sections. Embryo and whole seed size were measured before and after full imbibition. For transcriptome sequencing, mRNA was extracted from embryo tissues only and the resulting reads were mapped against the Elaeis guineensis reference genome. Differentially expressed genes were identified after statistical analysis and subsequently probed for enrichment of Gene Ontology categories 'Biological Process' and 'Cellular Component'.

結果:

その結果、20℃に長時間曝露すると、種子や胚全体の着床が遅くなり、発芽が遅れたり阻害されたりすることがわかった。最適以下の温度による発芽の負の調節と関連する胚のトランスクリプトームパターンには、ABA生合成遺伝子、ABA応答性遺伝子、および以前に生理学的休眠と発芽の阻害に関連した他の遺伝子のアップレギュレーションが含まれています。

RESULTS: Our results show that prolonged exposure to 20 °C slows whole seed and embryo imbibition and causes germination to be both delayed and inhibited. Embryonic transcriptome patterns associated with the negative regulation of germination by suboptimal temperature include upregulation of ABA biosynthesis genes, ABA-responsive genes, as well as other genes previously related to physiological dormancy and inhibition of germination.

結論:

このように、本研究では、熱帯ヤシ科植物の種子摂取時の温度応答に関わる遺伝子発現パターンを初めて明らかにした。

CONCLUSION: Thus, our manuscript provides the first insights into the gene expression patterns involved in the response to suboptimal temperature during seed imbibition in a tropical palm species.

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