砂漠のモスシントリチアカニネルビスのメタボロミック分析は、植物の脱水と再水和反応に関する洞察を提供します

乾燥耐性（DT）植物は、極端な脱水症に耐え、水分量の最大95％の損失を耐えることができ、極端な干ばつストレスの背後にあるメカニズムを決定し、干ばつ耐性作物を開発するための潜在的なアプローチを特定する理想的なシステムになります。Desert Moss Syntrichia caninervisは、高スループットシーケンス分析の恩恵を受けた極端な乾燥耐性の新たなモデルであり、ストレス耐性遺伝子の識別を可能にします。ただし、乾燥に対する代謝反応は不明です。6つの脱水症状段階でのS. caninervisの液体クロマトグラフィマス分析分析により、93の代謝クラスに属する912の差次的に豊富な化合物が明らかになりました。S. caninervisでの再水和中に蓄積された多くの（256）代謝物は、血管DT植物で観察されたパターンとは対照的に、脱水期間中に蓄積したのは71だけでした。脱水中、窒素アミノ酸（L-グルタミン酸およびシステニルグリシン）、アルカロイド（ビンルロシン）、およびステロイド（体系D）が蓄積しましたが、グルコース6-リン酸は減少しました。再水化中、γ-アミノ酪酸、グルコース6-リン酸、およびフラボノイド（カランジンとアロマデンドリン）が蓄積し、植物ホルモン12-オプダとトランスジーチンリボシドと同様に。L-アルギニン、マルトース、トゥラノース、ラクチュロース、およびスクロースの含有量は、脱水抑制全体で高いままでした。したがって、S。caninervisは抗酸化物質を蓄積して活性酸素種を除去し、窒素アミノ酸と細胞保護代謝産物を蓄積し、エネルギー代謝を減らして脱水誘発性損傷から保護状態に入ります。その後の再水和の間、多くの代謝物は急速に蓄積し、酸化ストレスを防ぎ、生理学的活性を回復し、細胞を修復し、血管DT植物よりも精巧な再水和修復メカニズムを表し、代謝産物のより速く、より蓄積します。S. caninervisのこの代謝動態分析は、脱水メカニズムの理解を深め、脱水と再水和に対する植物反応のさまざまな戦略に関する新しい洞察を提供します。

Desiccation-tolerant (DT) plants can survive extreme dehydration and tolerate the loss of up to 95% of their water content, making them ideal systems to determine the mechanism behind extreme drought stress and identify potential approaches for developing drought-tolerant crops. The desert moss Syntrichia caninervis is an emerging model for extreme desiccation tolerance that has benefited from high-throughput sequencing analyses, allowing identification of stress-tolerant genes; however, its metabolic response to desiccation is unknown. A liquid chromatography-mass spectrometry analysis of S. caninervis at six dehydration-rehydration stages revealed 912 differentially abundant compounds, belonging to 93 metabolic classes. Many (256) metabolites accumulated during rehydration in S. caninervis, whereas only 71 accumulated during the dehydration period, in contrast to the pattern observed in vascular DT plants. During dehydration, nitrogenous amino acids (L-glutamic acid and cysteinylglycine), alkaloids (vinleurosine), and steroids (physalin D) accumulated, whereas glucose 6-phosphate decreased. During rehydration, γ-aminobutyric acid, glucose 6-phosphate, and flavonoids (karanjin and aromadendrin) accumulated, as did the plant hormones 12-OPDA and trans-zeatin riboside. The contents of L-arginine, maltose, turanose, lactulose, and sucrose remained high throughout dehydration-rehydration. S. caninervis thus accumulates antioxidants to scavenge reactive oxygen species, accumulating nitrogenous amino acids and cytoprotective metabolites and decreasing energy metabolism to enter a protective state from dehydration-induced damage. During subsequent rehydration, many metabolites rapidly accumulated to prevent oxidative stress and restore physiological activities while repairing cells, representing a more elaborate rehydration repair mechanism than vascular DT plants, with a faster and greater accumulation of metabolites. This metabolic kinetics analysis in S. caninervis deepens our understanding of its dehydration mechanisms and provides new insights into the different strategies of plant responses to dehydration and rehydration.