拟南芥对波动寒冷环境的适应机制：转录组动态与启动子可及性解析

《Genome Biology》：Autumn–winter progression triggers distinct transcriptional programs in Arabidopsis thaliana

【字体：大中小】 时间：2026年10月02日 来源：Genome Biology 9.2

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　　摘要背景温带植物已经进化出适应冬季低温的能力。然而，关于植物如何适应自然环境中寒冷且波动较大的环境，其背后的全球调控机制目前仍知之甚少。结果我们研究了在逐渐降低的温度条件下生长中的拟南芥（Arabidopsis thaliana）的转录组动态，这种温度条件模拟了秋季和初冬的自然寒

摘要

背景

温带植物已经进化出适应冬季低温的能力。然而，关于植物如何适应自然环境中寒冷且波动较大的环境，其背后的全球调控机制目前仍知之甚少。

结果

我们研究了在逐渐降低的温度条件下生长中的拟南芥（Arabidopsis thaliana）的转录组动态，这种温度条件模拟了秋季和初冬的自然寒冷环境，包括每日温度波动。我们的研究发现了两种不同的遗传调控机制：一种是对适度寒冷（COOLING基因）的响应，另一种是对低于10°C的温度（CHILLING基因）的响应。C-REPEAT/DEHYDRATION-RESPONSIVE ELEMENT BINDING FACTORS（CBFs）的短暂诱导介于COOLING和CHILLING基因激活的交界处；而核心的昼夜节律钟成分CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1（CCA1）在温和寒冷和严寒条件下都对转录反应至关重要。通过对全基因组染色质可及性的分析，我们发现寒冷响应基因的诱导与启动子可及性的增加有关。相比之下，下调的基因并不会失去其启动子的可及性，这使得植物在温度回升后能够迅速重新激活转录。

结论

总体而言，我们的研究全面揭示了植物在适应寒冷和严寒条件下转录组及启动子可及性变化的规律，阐明了关键调控因子在特定低温范围内的作用。

背景

温带植物已经进化出适应冬季低温的能力。然而，关于植物如何适应自然环境中寒冷且波动较大的环境，其背后的全球调控机制目前仍知之甚少。

结果

我们研究了在逐渐降低的温度条件下生长中的拟南芥（Arabidopsis thaliana）的转录组动态，这种温度条件模拟了秋季和初冬的自然寒冷环境，包括每日温度波动。我们的研究发现了两种不同的遗传调控机制：一种是对适度寒冷（COOLING基因）的响应，另一种是对低于10°C的温度（CHILLING基因）的响应。C-REPEAT/DEHYDRATION-RESPONSIVE ELEMENT BINDING FACTORS（CBFs）的短暂诱导介于COOLING和CHILLING基因激活的交界处；而核心的昼夜节律钟成分CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1（CCA1）在温和寒冷和严寒条件下都对转录反应至关重要。通过对全基因组染色质可及性的分析，我们发现寒冷响应基因的诱导与启动子可及性的增加有关。相比之下，下调的基因并不会失去其启动子的可及性，这使得植物在温度回升后能够迅速重新激活转录。