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二氧化硫(SO2)作为一种常见的大气污染物,对于生物有很大的危害作用。SO2能影响植物的正常生理活动,高浓度的SO2能造成植物叶片失绿或坏死,抑制细胞分裂,甚至导致部分细胞死亡。目前,植物抵御SO2胁迫的分子机制还不清楚。 本文以拟南芥(Arabidopsis thaliana.L)为研究对象,以拟南芥基因表达谱的分析结果为基础,应用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析了30mg·m-3SO2胁迫3d对拟南芥基因组DNA甲基化多态性的影响。结果表明,选用EcoRⅠ和HpaⅡ/MspⅠ的13对引物组合共扩增出760条带,得到的带型包括非甲基化、半甲基化和完全甲基化三种类型。对照组和SO2胁迫处理组中非甲基化(Ⅰ型带)位点数最多,分别占总甲基化多态性扩增位点数的55.66%和53.29%,半甲基化(Ⅲ型带)率分别为18.02%和11.05%,全甲基化(Ⅱ和Ⅳ型带)率分别为26.32%和35.66%,甲基化敏感扩增多态性(MSAP)比率分别为44.34%和46.71%。SO2胁迫后没有发生变化的条带是409条,即甲基化状态未变化类型的位点数占总扩增位点数的53.82%。SO2胁迫后,拟南芥基因组甲基化多态性位点占总扩增位点数的46.18%,其中,发生甲基化的位点为220个,占总扩增位点数的28.95%;发生去甲基化的位点为131个,占总扩增位点数的17.23%。在所扩增出的位点中,发生甲基化的位点数高于去甲基化的位点数,且发生超甲基化的位点数(137个)要比重新甲基化的位点数(68个)多。研究结果表明,在SO2处理过程中拟南芥基因组DNA存在基于DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异,甲基化变异模式以甲基化为主。 本文还采用甲基化敏感的限制性内切酶酶切-PCR法,检测了拟南芥SO2胁迫应答基因编码区5端第一个CCGG序列的胞嘧啶甲基化特征。结果表明,在检测的4个胁迫应答基因的特定序列中,对照和SO2熏气组中MHL1和NIT2基因编码区为全甲基化5mCCGG,MYB基因为半甲基化5mCCGG,SO2胁迫未引起检测位点甲基化状态的改变;但是,对照组拟南芥ACS6基因编码区中的非甲基化CCGG位点,在30mg·m-3SO2熏气组中变为半甲基化5mCCGG。研究结果表明,SO2胁迫能使植物基因编码区的胞嘧啶甲基化特征改变,可能对基因组稳定和基因转录调节具有作用。