论文部分内容阅读
低能离子辐射由于较低的组织穿透能力,其诱变机理一直是研究者争论的问题,近来,我们研究组一系列的研究工作已经证明在植物中存在辐射远程(诱变)效应,从一个新的角度解释了低能离子的诱变机理,然而依然无法解释低能离子辐射中的许多独特生物现象,如当代变异、后代中增加的基因组不稳定性等,而这些现象均具有明显的表观遗传学特性。本研究以表观遗传学最具标志性特征的胞嘧啶甲基化为研究对象,以α粒子-拟南芥菜根辐照实验体系作为研究平台,检测了远程组织(器官)特定基因片段的甲基化水平及甲基化调控相关基因的表达。研究结果如下:
1.α粒子局部辐照诱导远程旁观者组织甲基化水平变化:
辐照后At5g35210,At5g01580和Ta3在这三个基因片段上均能检测到甲基化水平和模式的变化。辐照后3天检测结果显示,受辐照样品相比未辐照样品,At5g35210主要表现为甲基化水平的上调,At5g01580和Ta3则为下降,这说明,α粒子局部根辐射诱导远程甲基化水平的改变对不同性质(或功能)基因片段有不同的变化形式。对于结构基因At5g01580在辐照后3天、30天甲基化水平检测显示,不同的检测时间,甲基化的变化趋势是一致的,只是甲基化的比率有所不同。而逆转录转座子序列Ta3在局部辐照后不同时间检测变化趋势不一致,甲基化水平由辐照后3天的降低变为辐照后30天的上升。这表明,在经过局部辐照后,对于同一组织,不同的生长阶段,植株表现的甲基化水平和模式也不相同。
2.α粒子局部辐照诱导远程甲基化调控基因表达改变:
GUS活性荧光定量分析以及RT-PCR检测显示,甲基化调控相关基因DML3在辐照后呈现明显的上升趋势,此外,也检测了拟南芥中另外3个关键的甲基化调控相关基因的转录表达水平,DNMT2,DRM2和MET1表达水平均由辐照2h的下降后又逐渐升高,结合DML3表达的上调,表明α粒子可以诱导远程甲基化相关基因表达的改变,且不同功能的甲基化调控基因有不同的改变模式。有趣的是在辐射后两个小时,我们检测到DML3基因表达的上调。而我们以前的研究表明辐射损伤信号的产生及传递到地上部分诱发地上部分诱变效应的发生至少需要8 h的时间。这说明离子辐射对远程遗传和表观遗传效应的调控可能是通过不同的生物学途径进行的。
总之,本文研究表明,在植物个体水平辐射可以诱导远程表观遗传的变化,为进一步探索低能离子的诱变机理提供了新的思路。