Transgenerational, dynamic methylation of stomata genes in response to low relative humidity

Transgenerational inheritance of abiotic stress-induced epigenetic modifications in plants has potential adaptive significance and might condition the offspring to improve the response to the same stress, but this is at least partly dependent on the potency, penetrance and persistence of the transmitted epigenetic marks. We examined transgenerational inheritance of low Relative Humidity-induced DNA methylation for two gene loci in the stomatal developmental pathway in Arabidopsis thaliana and the abundance of associated short-interfering RNAs (siRNAs). Heritability of low humidity-induced methylation was more predictable and penetrative at one locus (SPEECHLESS, entropy ≤ 0.02; χ2 < 0.001) than the other (FAMA, entropy ≤ 0.17; χ2 ns). Methylation at SPEECHLESS correlated positively with the continued presence of local siRNAs (r2 = 0.87; p = 0.013) which, however, could be disrupted globally in the progeny under repeated stress. Transgenerational methylation and a parental low humidity-induced stomatal phenotype were heritable, but this was reversed in the progeny under repeated treatment in a previously unsuspected manner.Penny J. Tricker, Carlos M. Rodríguez López, George Gibbings, Paul Hadley and Mike J. Wilkinso

Influence of the crossing environment on stress resistance of progenies from Norway spruce (<i>Picea abies</i> L.[Karst.]) and <i>Arabidopsis thaliana</i> (L.) Heynh.

Die Gemeine Fichte (Picea abies L. [Karst.]) ist die häufigste Baumart in Deutschland und hat eine ökonomisch hohe Relevanz. Aufgrund ihrer langen Generationszeit wird davon ausgegangen, die sie sich nicht schnell genug an die sich aktuell ändernden Klimabedingungen anpassen kann. Neuere Untersuchungen lassen daran zweifeln und prägen den Begriff des epigenetischen bzw. parentalen Effektes. Es werden Fichtennachkommen untersucht, deren Eltern einmal unter warmen und einmal unter kalten Temperaturen gekreuzt wurden. Dabei werden die Reaktionen dieser Nachkommen im Alter von einem bis zwei Jahren auf Trocken- bzw. Froststress untersucht. Es gilt heraus zufinden ob die Kreuzungstemperatur einen Einfluss auf die Stressresistenz und damit auf das Überleben der nachfolgenden Generation hat. Erste Reaktionen der Nachkommen auf Trockenheit und Frost werden anhand der Chlorophyllfluoreszenz ausgemacht und zeigen, in wie weit die Nachkommen aus den verschiedenen Kreuzungsumgebungen unterschiedlich auf den Stress reagieren. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Stressreaktion von Fichte als solche. Diese wird anhand von Messungen der Enzymkinetik und durch Beobachtung von Veränderungen auf Proteinebene mittels Elektrophorese genauer untersucht. Als zusätzliche Versuchspflanze wird mit Arabidopsis thaliana gearbeitet, um die bei der Fichte gewonnen Ergebnisse in bezug auf die parentalen Effekte auf eine einjährige Pflanze zu übertragen. Die Elterngeneration wird unter warmen und kalten Temperaturbedingungen gekreuzt. Die aus diesen Kreuzungen geernteten Samen der Nachkommen werden einer Nährstoffuntersuchung (Fettsäuren, Zucker, Stickstoff) unterzogen. Die Nachkommen aus den verschiednen Kreuzungsumgebungen wurden einem Kältestress ausgesetzt und deren Reaktion mittels Chlorophyllfluoreszenz und Analysen der Genexpression untersucht

An explicit test for the contribution of environmental maternal effects to rapid clinal differentiation in an invasive plant

Population differentiation of alien invasive plants within their non-native range has received increasingly more attention. Common gardens are typically used to assess the levels of genotypic differentiation among populations. However, in such experiments, environmental maternal effects can influence phenotypic variation among individuals if seed sources are collected from field populations under variable environmental regimes. In the present study, we investigated the causes of an altitudinal cline in an invasive plant. Seeds were collected from Senecio inaequidens (Asteraceae) populations along an altitudinal gradient in southern France. In addition, seeds from the same populations were generated by intra-population crossings in a climatic chamber. The two seed lots were grown in a common garden in Central Belgium to identify any evidence of environmentally induced maternal effects and/or an altitudinal cline in a suite of life-history traits. Results failed to detect any environmental maternal effects. However, an altitudinal cline in plant height and above-ground biomass was found to be independent of the maternal environment.FRFC 2.4605.0