植物も概日時計を持っている

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植物も概日時計を持っている

アールハム研究所の研究によると、植物のDNAコードを1文字変えるだけで、その植物が朝方なのか夜型なのかを判断できる可能性がある事が判明しました。

体内時計の変化と適応の背後にある遺伝学を理解することで、他の地域でより気候に強い作物を育てることができます。

The circadian clock is the molecular metronome which guides organisms through day and night – cockadoodledooing the arrival of morning and drawing the curtains closed at night. In plants, it regulates a wide range of processes, from priming photosynthesis at dawn through to regulating flowering time.

参照元:https://www.earlham.ac.uk/newsroom/plants-can-be-larks-or-night-owls-just-us
– アールハム研究所 Earlham Institute. 18 December 2020 –

植物の概日リズムを支配する遺伝子を調査する新しい研究によると、植物は人間に見られるものと同じ体内時計の変化を持っています。

研究によると、DNAコードを1文字変更するだけで、植物が朝型か夜更かしかを判断できる可能性があります。

調査結果は、農家や作物育種家が自分たちの場所に最も適した時計を備えた植物を選択するのに役立ち、収穫量を増やし、気候変動に耐える能力さえも高めるのに役立つ可能性があります。

概日時計は、生物を昼夜を問わず案内する分子メトロノームです。

朝の到来をコックアドゥードゥーし、夜はカーテンを閉めます。

植物では、夜明けの光合成のプライミングから開花時期の調節まで、幅広いプロセスを調節します。

これらのリズミカルなパターンは、地理、緯度、気候、季節によって異なります。

植物の時計は、地域の状況に最適に対応する必要があります。

ノリッジのアールハム研究所とジョンイネスセンターの研究者は、環境の局所的な変化に対してより弾力性のある作物を育てることを最終目標として、概日変動が自然にどれだけ存在するかをよりよく理解したいと考えていました。

これらの局所的な違いの遺伝的根拠を調査するために、チームはスウェーデンのシロイヌナズナ植物のさまざまな概日リズムを調べて、時計の刻みの変化に関連する遺伝子を特定して検証しました。

アールハム研究所のポスドク研究員で論文の著者であるハンナリース博士は話します。

「植物の全体的な健康状態は、概日時計が毎日の長さと季節の経過にどれだけ密接に同期しているかに大きく影響されます。正確な体時計は、競合他社、捕食者、病原体よりも優位に立つことができます。日中の時間と気候が極端に変化するスウェーデンで、植物の概日時計がどのように影響を受けるかを知りたいと思いました。体内時計の変化と適応の背後にある遺伝学を理解することで、他の地域でより気候に強い作物を育てることができます。」

チームは、スウェーデン全土から得られた191種類のシロイヌナズナの遺伝子を研究しました。

彼らは、概日機能の違いを説明するかもしれないこれらの植物間の遺伝子の小さな違いを探していました。

彼らの分析は、特定の遺伝子の単一のDNA塩基対の変化(COR28)が、開花が遅く、期間が長い植物で見つかる可能性が高いことを明らかにしました。

COR28は、開花時期、耐凍性、概日時計のコーディネーターとして知られています。

これらはすべて、スウェーデンの地域の適応に影響を与える可能性があります。

リース博士は説明します。

「単一の遺伝子の配列内のたった1つの塩基対の変化が時計の刻みの速さに影響を与えることができるのは驚くべきことです。」

科学者たちはまた、先駆的な遅延蛍光イメージング法を使用して、さまざまに調整された概日時計で植物をスクリーニングしました。

彼らは、最も早いライザーと最新の段階的プラントの時計の間に10時間以上の違いがあることを示しました。

これは、反対のシフトパターンで動作するプラントに似ています。

地理と植物の遺伝的祖先の両方が影響を及ぼしているように見えました。

リース博士は説明します。

「シロイヌナズナはモデル植物システムです。ゲノム配列が決定された最初の植物であり、概日生物学で広く研究されてきましたが、さまざまな時計の種類の原因となる遺伝子を見つけるためにこの種の関連研究を行ったのはこれが初めてです。」

「私たちの調査結果は、作物育種家のターゲットを提示し、将来の研究のためのプラットフォームを提供する可能性のあるいくつかの興味深い遺伝子を強調しています。私たちの遅延蛍光イメージングシステムは、あらゆる緑色の光合成材料に使用でき、幅広い植物に適用できます。次のステップこれらの調査結果を、ブラッシカや小麦などの主要な農作物に適用する予定です。」

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