Cd胁迫诱导拟南芥幼苗DNA损伤分析

以拟南芥为供试植物,通过基于随机引物扩增多态性(RAPD)法的DNA损伤分析,酶联免疫吸附(ELISA)法的DNA甲基化分析以及Real-time PCR的DNA损伤修复与细胞周期相关基因的表达分析,研究了Cd(0、0.125、0.25、1.0、2.5 mg·L^(-1))胁迫5 d的拟南芥幼苗DNA损伤、DNA损伤修复系统以及细胞周期对胁迫的响应。结果显示,随Cd浓度的增加DNA损伤加剧,全基因组甲基化水平较对照组显著增加(P<0.01或P<0.05),细胞周期调控基因PCNA1、PCNA2,错配修复(MMR)基因MLH1、MSH_2、MSH6,非同源末端连接(NHEJ)标志基因KU70、MRE11、GR1,同源重组(HR)标志基因RAD51、BRCA1的表达均与Cd胁迫浓度呈明显的倒U型剂量效应关系,DNA修复系统对Cd胁迫的敏感性依次为MMR>HR>NHEJ。该结果表明:轻度Cd胁迫主要引起DNA错配损伤,并且该损伤易修复;随着Cd胁迫的增强,会引起DNA断裂与染色体损伤,损伤较难修复。另外,对Cd胁迫响应最敏感的MSH6、MLH1基因可作为表征Cd胁迫对于拟南芥遗传毒性效应的有效生物标记物。

汉城细辛试管苗繁殖的研究

为保护资源和实现栽培,以根茎段为材料,采用试管苗培养的方法,对汉城细辛进行了试管苗培养、试管苗繁殖培养、微型根茎扦插及试管苗移栽和定植的研究.结果证明:1/2MS+蔗糖12 g/L+ABT2号1.2 mg/L+IBA0.4 mg/L是试管苗培养和试管苗根茎培养的适宜培养基;1/2MS+蔗糖10 g/L+ABT2号1.2 mg/L+IBA0.5 mg/L+IAA0.1 mg/L是试管苗根茎的繁殖培养适宜培养基.微型根茎段成活率为97.0%;试管苗移栽成活率为98.25%;定植成活率为97.8%.定植后保持了野生汉城细辛的植物学性状.

植物位点特异性甲基化研究的引物设计及PCR体系优化

通过设计大量引物,探索在植物甲基化引物设计中长、短引物的设计方法及其相应的PCR条件,同时比较不同Taq酶对甲基化率影响。结果表明：17~30 bp短引物适合使用Touch-down程序PCR,但特异性差、成功率低;31~50 bp长引物使用55℃退火60℃延伸的PCR条件成功率最高,其中反向引物的长度及Tm小于正向引物较佳;高保真酶因其3′→5′外切酶活性不宜用于甲基化研究,而Epi TaqTMHS在PCR结果中表现最佳。

拟南芥miRNA172b-5p、miRNA172e-5p和miRNA472-3p靶向MSH6基因参与Cd应激响应

MSH6在激活细胞周期阻滞和修复镉诱导的DNA损伤等方面具有重要功能。本研究以拟南芥为实验材料,通过生物信息学分析发现,MSH6具有miRNA172b-5p、miRNA172e-5p、miRNA472-3p等microRNAs(miRNAs)的作用靶点。利用烟草双荧光素酶报告系统体外验证检测发现,与阴性对照组相比,miRNA172b-5p、miRNA172e-5p和miRNA472-3p均可显著抑制荧光素酶的相对活性,其比值分别下降了25.5%、47.2%和49.5%。采用拟南芥植株瞬时侵染体内验证结果显示,miRNA172b-5p、miRNA172e-5p和miRNA472-3p分别上升了178.9%、123.6%和37.6%;同时,qRT-PCR(real time quantitative reverse transcript polymerase chain reaction)结果表明,拟南芥幼苗在1.25、2.5、4.0 mg·L-1Cd胁迫7 d后,与对照组相比,MSH6表达显著降低,分别下降了20.3%、22.7%和38.2%。而miRNA172b-5p、miRNA172e-5p和miRNA472-3p表达显著增加,二者呈显著的负相关关系(r=-0.997,P<0.01;r=-0.997,P<0.01;r=-0.952,P<0.05),表明miRNA172b-5p、miRNA172e-5p和miRNA472-3p是拟南芥Cd胁迫响应的miRNAs,并且靶向MSH6基因。本研究为DNA mismatch repair(MMR)对Cd毒理调控机制的研究提供miRNA理论基础。