PNAS|高夜温胁迫影响水稻花序的转录组节律

高夜温（WNT）胁迫是高温胁迫中的一种重要形式，其对作物产量和成长发育可造成严重影响，但是其中的机理还未被揭示，主要原因就是在大田环境下模拟高夜温环境非常困难。

2021年6月22日，北卡州立大学和堪萨斯州立大学的研究团队联合在PNAS上发表了题为“Warm nights disrupt transcriptome rhythms in field-grown rice panicles”的研究论文，该研究利用人造的红外线热处理系统，在大田进行了模拟高夜温处理，揭示了高夜温处理下水稻花序内部的转录组波动。

作者使用了非常有名的IR64水稻品种，将其种植于大田后，在上方架设了可以提高夜间温度的红外线加热装置（图1），在花序组织分生期对IR64进行了高夜温处理。高夜温处理降低了生物量，千粒重和每穗粒数，造成了将近12.5%的产量损失。

进一步，作者在24小时内，进行了8个时间点的花序样品获取，并进行了转录组测序，他们发现，有1,110个基因（DEGs）在夜晚开始处理后出现了非常明显的差异表达，其中415个上调，695个下调。同时作者进行了白天常温（NNT）的对照组测序，发现高夜温处理前，对照组和实验组之间只存在10个基因的表达差异，表明高夜温处理的效果已经达成。

对1,110个DEGs进行分析时，作者发现这些基因都和节律调控非常相关，其中热响应节律相关的基因出现了明显的富集，而光响应节律相关的基因并没有出现在DEGs中，表明高夜温会扰乱温度响应相关的基因，从而影响穗发育。作者后续详细研究了DEGs的表达模式变化，他们发现这些DEGs的表达时间出现了紊乱，这些DEGs的提前表达和延迟表达都可以解释穗发育异常的表型（图2）。

进一步，作者想知道这些DEGs出现的原因，因此他们进行了DEGs调控因子的分析，主要针对转录因子（图3）。

借此，他们发现了SPL12，WRKY30，PIF1等多个重要的转录因子受高夜温的处理而出现表达紊乱，由此他们认为，因为高夜温处理引起了参与节律调控相关转录因子的表达异常，从而使得众多基因相继出现了表达紊乱，从而导致穗发育的异常。

笔者认为这项研究非常重要，它首次提出了高温胁迫可引起节律调控异常的观点，并鉴定了一系列转录因子，虽然这些转录因子表达紊乱的原因还不能解释，但这是一个重要的开端。