工藤洋 生态学研究センター教授と村中智明 同特定研究員（現：名古屋大学助教）、湯本原樹 同研究員（現：信州大学特任助教）、本庄三恵 同准教授らの研究グループは、永野惇 名古屋大学教授、Ji Zhou 英国国立農業植物学研究所（National Institute of Agricultural Botany）教授との共同研究において、アブラナ科多年草のハクサンハタザオを対象とした野外トランスクリプトームと個体モニタリングにより、遺伝子発現の日周リズムが7℃以下で停止すること、その温度帯では成長も停止することを発見しました。
植物には概日时计という1日周期のリズム（日周リズム）を生み出すメカニズムがあり、様々な生理现象を昼夜サイクルに同调させて制御しています。工藤教授は兵库県多可町のハクサンハタザオ自然集団の长期モニタリングを継続してきましたが、これまでの研究で気温が低下する冬季には、多くの遗伝子で日周リズムが停止し、発现が高止まりすることを报告していました。一方で、リズムが停止する閾値温度は不明でした。今回、野外トランスクリプトームの1时点データから概日时计の振动振幅を推定する方法を开発しました。その结果、日平均気温が约7℃低下すると、振幅が大きく减少することを见出しました。兴味深いことに、个体サイズのモニタリングにおいて、同じく7℃以下では成长が停止することが示唆されました。概日时计の下流には低温耐性の遗伝子が含まれることから、冬季のリズム停止は、成长よりも低温耐性を优先するスイッチとして机能すると考察しました。また、今回の解析では、一部の遗伝子では冬季でも日周リズムが维持されることも明らかとなり、机械学习によるトランスクリプトームからのサンプリング时刻の推定は冬季でも可能であったことから、低温下においても时间情报は保持されていることも示唆されました。
本研究成果は、2025年8月7日に、国際学術誌「Plant and Cell Physiology」にオンライン掲載されました。
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Tomoaki Muranaka, Genki Yumoto, Mie N. Honjo, Atsushi J. Nagano, Ji Zhou, Hiroshi Kudoh (2025). Coincidence of the threshold temperature of seasonal switching for diel transcriptomic oscillations and growth. Plant and Cell Physiology, 66, 10, 1412-1425.
