植物における糖の熱感知機構を解明(Sugar, the hidden thermostat in plants)

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2025-07-01 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校の研究により、植物が日中の気温を感知する新たな仕組みとして、光合成で生成される「糖」が温度センサーとして働くことが判明しました。従来の熱感知因子フィトクロムBは日光下で機能が抑制されますが、糖は茎の伸長を促すPIF4タンパク質を安定化させ、温感応答を引き起こします。また、糖の効果を発揮するには、抑制因子ELF3の熱による解除が必要です。これらの発見は、植物が光と温度の情報を統合して成長を調整していることを示し、気候変動に対応した耐熱性作物の開発に貢献する可能性があります。

<関連情報>

シロイヌナズナにおける日中の温度形態形成を引き起こすマルチセンサー高温シグナル伝達フレームワーク A multisensor high-temperature signaling framework for triggering daytime thermomorphogenesis in Arabidopsis

De Fan,Wei Hu,Nan Xu,Ethan R. Seto,John Clark Lagarias,Xuemei Chen & Meng Chen
Nature Communications  Published:04 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-60498-7

植物における糖の熱感知機構を解明(Sugar, the hidden thermostat in plants)

Abstract

The phytochrome B (phyB) photoreceptor and EARLY FLOWERING 3 (ELF3) are two major plant thermosensors that monitor high temperatures primarily at night. However, high temperatures naturally occur during the daytime; the mechanism of daytime thermosensing and whether these thermosensors can also operate under intense sunlight remain ambiguous. Here, we show that phyB plays a substantial role in daytime thermosensing in Arabidopsis, and its thermosensing function becomes negligible only when the red light intensity reaches 50 μmol m-2 s-1. Leveraging this restrictive condition for phyB thermosensing, we reveal that triggering daytime thermomorphogenesis requires two additional thermosensory pathways. High temperatures induce starch breakdown in chloroplasts and the production of sucrose, which stabilizes the central thermal regulator PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4 (PIF4) by antagonizing phyB-dependent PIF4 degradation. In parallel, high temperatures release the inhibition of PIF4 transcription and PIF4 activity by ELF3. Thus, our study elucidates a multisensor high-temperature signaling framework for understanding diverse thermo-inducible plant behaviors in daylight.

生物工学一般
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