苏格兰松跨代环境记忆效应在中断胁迫后的衰减及其潜在错配适应风险

《Tree Physiology》：When environments mismatch - The limits of transgenerational climate memory in Scots pine

　　

摘要

瑞士干热罗讷河谷的一项长期灌溉实验为研究苏格兰松（Pinus sylvestris）在持续干旱和灌溉条件下跨代环境记忆效应提供了独特的机遇。此前在该系统上的研究表明，来自长期干旱（非灌溉对照组）与长期灌溉母树的后代在生长和存活率方面存在显著差异。灌溉母树的后代在灌溉条件下生长更快，但在干旱条件下表现不佳；而来自干旱胁迫母树的后代在干旱条件下表现出更高的生长速率和存活率。尽管这些响应暗示了跨代环境记忆的存在，但母体供给与表观遗传机制各自的相对贡献尚无法完全区分。值得注意的是，母树之间基因型并无差异，且不同处理间种子质量也无变化，表明母体效应的作用有限。本研究检测了跨代环境记忆效应在后代于非实验条件下生长三年后、再次接受实验性高温干旱和灌溉处理时是否仍然持续。与之前的研究相比，灌溉母树的后代在灌溉条件下并未表现出更高的生长性能，表明灌溉相关的记忆在中间的非处理阶段有所减弱。相反，源自干旱胁迫母树的幼苗无论实验处理如何，其碳同化能力和茎干生长始终高于灌溉母树的幼苗。基因表达分析显示，来自干旱与灌溉胁迫母树的后代之间，差异表达基因的数量和组成存在差异，但我们缺乏DNA甲基化、组蛋白修饰或小RNA的数据。初级代谢物的模式与基因表达结果大致一致，在渗透保护物质和应激相关化合物方面表现出适度的差异。总体而言，我们的结果表明，苏格兰松（P. sylvestris）的跨代环境记忆效应会随时间推移而减弱，并且，取决于亲本和后代的环境条件，甚至可能导致错配和不良适应。

图形摘要

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