miR398の熱ストレス誘導は、シロイヌナズナの熱耐性にとって重要な調節ループを引き起こします

MicroRNA（miRNA）は、植物の成長と発達において重要な役割を果たします。以前の研究では、酸化ストレスに応答したmiR398のダウンレギュレーションにより、標的遺伝子の1つであるCSD2（銅/スーパーオキシドジスムターゼ）のアップレギュレーションが可能になり、植物が酸化ストレスに対処するのに役立つことが示されています。ここでは、熱ストレスがmiR398を急速に誘導し、標的遺伝子CSD1、CSD2、およびCCS（CSD1とCSD2の両方の銅シャペロンをコードする遺伝子）の転写を減らすことをここで報告します。在来プロモーターの制御下でのCSD1、CSD2、およびCCのmiR398耐性型を発現するトランスジェニック植物は、熱ストレス（植物レベル全体および花の損傷の増加によって示されるように）よりも敏感です。ネイティブプロモーターの制御下にあるCSD1、CSD2、またはCCS。対照的に、CSD1、CSD2、およびCCS変異植物は、野生型よりも熱耐性（花への損傷が少ない）です。熱ストレス転写因子（HSF遺伝子）と熱ショックタンパク質（HSP遺伝子）をコードする遺伝子の発現は、CSD1、CSD2、またはCCSのmiR398耐性型を発現する熱感受性トランスジェニック植物で減少しますが、熱耐性CSD1、CSD2で増強されます。およびCCS植物。クロマチン免疫沈降アッセイは、HSFA1BとHSFA7BがmiR398の熱誘導の原因となる2つのHSFであることを明らかにしました。一緒に、我々の結果は、植物が以前に認識されていなかった戦略を使用して熱耐性を達成することを示唆しています。特に生殖組織の保護のために。この戦略には、熱誘導性miR398を介したCSD遺伝子とその銅シャペロンCCのダウンレギュレーションが含まれます。

microRNAs (miRNAs) play important roles in plant growth and development. Previous studies have shown that down-regulation of miR398 in response to oxidative stress permits up-regulation of one of its target genes, CSD2 (copper/zinc superoxide dismutase), and thereby helps plants to cope with oxidative stress. We report here that heat stress rapidly induces miR398 and reduces transcripts of its target genes CSD1, CSD2 and CCS (a gene encoding a copper chaperone for both CSD1 and CSD2). Transgenic plants expressing miR398-resistant forms of CSD1, CSD2 and CCS under the control of their native promoters are more sensitive to heat stress (as indicated by increased damage at the whole-plant level and to flowers) than transgenic plants expressing normal coding sequences of CSD1, CSD2 or CCS under the control of their native promoters. In contrast, csd1, csd2 and ccs mutant plants are more heat-tolerant (as indicated by less damage to flowers) than the wild-type. Expression of genes encoding heat stress transcription factors (HSF genes) and heat shock proteins (HSP genes) is reduced in heat-sensitive transgenic plants expressing miR398-resistant forms of CSD1, CSD2 or CCS but is enhanced in the heat-tolerant csd1, csd2 and ccs plants. Chromatin immunoprecipitation assays revealed that HSFA1b and HSFA7b are the two HSFs responsible for heat induction of miR398. Together, our results suggest that plants use a previously unrecognized strategy to achieve thermotolerance, especially for the protection of reproductive tissues. This strategy involves the down-regulation of CSD genes and their copper chaperone CCS through heat-inducible miR398.