| 宋婕,王鹤潼,崔伟娜,孙梨宗,曹霞,何蕾,姜丽思,成智博,惠秀娟,台培东,杨悦锁,刘宛.Cd胁迫诱导拟南芥幼苗DNA损伤分析[J].农业环境科学学报,2017,36(4):635-642. |
| Cd胁迫诱导拟南芥幼苗DNA损伤分析 |
| Analysis of Cd-induced DNA damage in Arabidopsis seedlings |
| 投稿时间：2016-11-21 |
| DOI：10.11654/jaes.2016-1467 |
| 中文关键词: Cd DNA损伤修复 DNA修复 细胞周期 |
| 英文关键词: Cd DNA damage DNA repair cell cycle |
| 基金项目:国家自然科学基金项目（21677151，41673232，41472237）；国家重点研发计划课题（2016YFD0800305） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 宋婕 | 辽宁大学环境学院, 沈阳 110036
中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 王鹤潼 | 辽宁何氏医学院, 沈阳 110163 | | | 崔伟娜 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016
上海应用技术学院, 上海 201418 | | | 孙梨宗 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 曹霞 | 沈阳农业大学, 沈阳 110866
通辽市农业科学研究院蔬菜所, 内蒙古 通辽 028000 | | | 何蕾 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 姜丽思 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 成智博 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 惠秀娟 | 辽宁大学环境学院, 沈阳 110036 | | | 台培东 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | | | 杨悦锁 | 沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室, 沈阳 110044 | | | 刘宛 | 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室, 沈阳 110016 | liuwan63@hotmail.com |
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| 中文摘要: |
| 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、MSH2、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。 |
| 英文摘要: |
| DNA damage assay based on RAPD, ELISA-based global methylation analysis, and expression analysis of genes related to DNA damage, repair, and cell cycle were used to study genomic DNA damage and stress response of DNA repair and cell cycle in Arabidopsis plantlets exposed to 0,0.125,0.25,1.0 mg·L-1 and 2.5 mg·L-1 cadmium(Cd) for 5 d. Compared with the control, DNA damage and global methylation rate were increased significantly with the increased Cd dose, and expression of cell division genes(PCNA1 and PCNA2), MMR genes(MLH1, MSH2 and MSH6), homologous recombination genes(RAD51 and BRCA1), and non-homologous end joining genes(KU70, MRE11 and GR1) were followed an obvious inverted U-shaped dose-response effect of Cd exposures and a MMR > HR > NHEJ sensitivity rule. The results showed that low-dose Cd result in easy-repaired mismatch damage, and high-dose Cd stress cause difficult-repaired chromosome damage and double strand break, which could accumulate and aggravate with the stress duration. In addition, the expression of MSH6 and MLH1 is the most sensitive indicator which could be a sensitive biomarker, applied to early diagnosis and risk assessment of genotoxic effects of Cd pollution in ecotoxicology. |
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