熱ショックタンパク質タンパク質の異種過剰発現シロイヌナズナにおける黄色のcameの異なる種の20遺伝子は、高いカルシウム耐性における彼らの役割を明らかにしています

黄色のカメリア（CamelliaSect。Chrysantha）は、珍しい装飾植物であり、世界的に重要な生殖質資源です。Camellia nitidissimaは正常な酸性土壌で繁栄し、Camellia LimoniaはKarst地域で見つかった石灰質土壌に適応できます。黄色のカメリアのカルスト適応に関する以前の研究は、熱ショックタンパク質20（HSP20）の発現レベルがカメリアニチディシマよりもカメリアリムニアの方が高いことを明らかにしました。ただし、Camellia LimoniaのHSP20遺伝子の機能は、データには不明のままです。この研究では、Camellia Limonia（CLHSP20-OE系統）およびCamelliaのHSP20遺伝子。nitidissima（CNHSP20-OEライン）は、シロイヌナズナで不整合的にクローン化され、過剰発現しました。さらに、シロイヌナズナ（ATHSP20-OE系統）のHsp20遺伝子が過剰発現し、T-DNA挿入変異体（AthSpmutant系統）も過剰発現し、Hsp20遺伝子の機能を決定するために過剰発現しました。高いカルシウムストレスの下では、クロロフィル、窒素、水分、および葉の湿度がCLHSP20-OE系統で増加しましたが、他の系統の系統は減少しました。気孔開口部のサイズ、気孔コンダクタンス、およびCLHSP20-OE系統の光合成効率は、他の系統のサイズよりも高かった。ただし、CLHSP20-OE系統の葉にH2O2とO2-の蓄積は、すべての系統の中で最も低いものでした。エネルギースペクトルスキャンは、CLHSP20-OE系統の葉の表面上のカルシウムの割合が比較的低く、アスプリー系統の割合が最も高いことを明らかにしました。CLHSP20遺伝子は、土壌湿度と土壌窒素、リン、カリウムの含有量にも影響を与える可能性があります。トランスクリプトーム分析により、CLHSP20-OE系統でのFBA5およびAT5G10770の発現は、CNHSP20-OE系統の発現と比較して有意に上方制御されていることが明らかになりました。AthSPMutant系統のそれと比較して、DREB1AおよびAT3G30460の発現はATHSP20-OE系統で有意に上方制御され、POLの発現はダウンレギュレートされました。我々の発見は、HSP20遺伝子が、高カルシウムストレス下での重要な遺伝子の発現を調節することにより、光合成率と正常な代謝の維持に重要な役割を果たすことを示唆しています。この研究は、カメリアのカルスト適応の根底にあるメカニズムを解明します。Limoniaは、Karst Plantsに関する将来の研究のための新しい洞察を提供します。

Yellow Camellia (Camellia sect. chrysantha) is a rare ornamental plant and an important germplasm resource globally. Camellia nitidissima thrives in normal acidic soils, while Camellia limonia can adapt to the calcareous soils found in karst areas. Our previous study on the karst adaptation of yellow camellias revealed that the expression levels of heat shock protein 20(HSP20) were higher in Camellia limonia than in Camellia nitidissima. However, the functions of the HSP20 gene of Camellia limonia remain unclear to data. In this study, the HSP20 genes of Camellia limonia (ClHSP20-OE lines) and Camellia. nitidissima (CnHSP20-OE lines) were cloned and overexpressed heterologously in Arabidopsis thaliana. Additionally, we overexpressed the HSP20 gene of Arabidopsis (AtHSP20-OE lines) was also overexpressed, and the T-DNA inserted mutants (athspmutant lines) were also used to determine the functions of HSP20 genes. Under high calcium stress, the chlorophyll, nitrogen, water content and humidity of leaves were increased in ClHSP20-OE lines, while those of other lines were declined. The size of the stomatal apertures, stomatal conductance, and the photosynthetic efficiency of ClHSP20-OE lines were higher than those of the other lines. However, the accumulation of H2O2 and O2- in the leaves of ClHSP20-OE lines was the lowest among all the lines. Energy spectrum scanning revealed that the percentage of calcium on the surfaces of the leaves of ClHSP20-OE lines was relatively low, while that of athspmutant lines was the highest. The ClHSP20 gene can also affected soil humidity and the contents of soil nitrogen, phosphorus, and potassium. Transcriptome analysis revealed that the expressions of FBA5 and AT5G10770 in ClHSP20-OE lines was significantly up-regulated compared to that of CnHSP20-OE lines. Compared to that of athspmutant lines, the expressions of DREB1A and AT3G30460 was significantly upregulated in AtHSP20-OE lines, and the expression of POL was down-regulated. Our findings suggest that the HSP20 gene plays a crucial role in maintained photosynthetic rate and normal metabolism by regulating the expression of key genes under high-calcium stress. This study elucidates the mechanisms underlying the karst adaptation in Camellia. limonia and provides novel insights for future research on karst plants.