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Journal of experimental botany2024Mar23Vol.issue()

比較トランスクリプトミクスは、航空機のzygnematophyteの細胞応答を紫外線に対する照らします

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

Zygnematophytesは陸上植物の最も近い親sであり、陸上の生命に適応したいくつかの系統で構成されています。Serritaenia属の種は、細胞を囲み、主要な陸生ストレッサーの1つである有害な太陽放射をブロックするカラフルで粘液性カプセルを形成します。真核生物藻類では、この「日焼け止め粘液」は、誘導と化学的背景が不明である独自の光保護戦略を表しています。Serritaenia testaceovaginataのde novoトランスクリプトームを生成し、実験条件下で日焼け止め粘液を引き起こす中程度の紫外線(UVR)の下でその遺伝子調節を研究しました。UVRは、DNAの修復と光合成装置の修復と、芳香族特殊な代謝産物の合成を誘導しました。具体的には、芳香族アミノ酸、フェニルプロパノイド生合成遺伝子、フェノリックの潜在的な交差膜輸送体、および細胞外、酸化酵素の潜在的なクロス膜輸送体の産生に顕著な発現変化が観察されました。興味深いことに、最も上方制御された酵素は、分泌されたクラスIIIペルオキシダーゼであり、その胚性ホモログはアポプラスティックリグニン形成に関与しています。全体として、我々の発見は、Zygnematophyte藻類の保存された植物のようなUVR認識システム(UVR8および下流因子)を明らかにし、セルタエニアの日焼け止め色素のポリフェノール起源を指します。

Zygnematophytesは陸上植物の最も近い親sであり、陸上の生命に適応したいくつかの系統で構成されています。Serritaenia属の種は、細胞を囲み、主要な陸生ストレッサーの1つである有害な太陽放射をブロックするカラフルで粘液性カプセルを形成します。真核生物藻類では、この「日焼け止め粘液」は、誘導と化学的背景が不明である独自の光保護戦略を表しています。Serritaenia testaceovaginataのde novoトランスクリプトームを生成し、実験条件下で日焼け止め粘液を引き起こす中程度の紫外線(UVR)の下でその遺伝子調節を研究しました。UVRは、DNAの修復と光合成装置の修復と、芳香族特殊な代謝産物の合成を誘導しました。具体的には、芳香族アミノ酸、フェニルプロパノイド生合成遺伝子、フェノリックの潜在的な交差膜輸送体、および細胞外、酸化酵素の潜在的なクロス膜輸送体の産生に顕著な発現変化が観察されました。興味深いことに、最も上方制御された酵素は、分泌されたクラスIIIペルオキシダーゼであり、その胚性ホモログはアポプラスティックリグニン形成に関与しています。全体として、我々の発見は、Zygnematophyte藻類の保存された植物のようなUVR認識システム(UVR8および下流因子)を明らかにし、セルタエニアの日焼け止め色素のポリフェノール起源を指します。

The zygnematophytes are the closest relatives of land plants and comprise several lineages that adapted to a life on land. Species of the genus Serritaenia form colorful, mucilaginous capsules, which surround the cells and block harmful solar radiation, one of the major terrestrial stressors. In eukaryotic algae, this "sunscreen mucilage" represents a unique photoprotective strategy, whose induction and chemical background are unknown. We generated a de novo transcriptome of Serritaenia testaceovaginata and studied its gene regulation under moderate ultraviolet radiation (UVR) that triggers sunscreen mucilage under experimental conditions. UVR induced the repair of DNA and the photosynthetic apparatus as well as the synthesis of aromatic specialized metabolites. Specifically, we observed pronounced expressional changes in the production of aromatic amino acids, phenylpropanoid biosynthesis genes, potential cross-membrane transporters of phenolics, and extracellular, oxidative enzymes. Interestingly, the most upregulated enzyme was a secreted class III peroxidase, whose embryophyte homologs are involved in apoplastic lignin formation. Overall, our findings reveal a conserved, plant-like UVR perception system (UVR8 and downstream factors) in zygnematophyte algae and point to a polyphenolic origin of Serritaenia's sunscreen pigment, whose synthesis might be extracellular and oxidative, resembling that of plant lignins.

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