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空间环境中,微重力和空间辐射是引起生物学效应的两种最重要的胁迫因素。为探究植物重力响应机制对空间环境诱导DNA损伤修复的影响,本研究利用实践十号返回式卫星对不同重力响应的拟南芥种子进行为期303小时的搭载。返回后,进行了420天的地面保存。然后,分别从表型、生理和分子层面,研究植物重力响应机制中重力感受和重力信号传递对拟南芥在幼苗期和营养生长过渡生殖生长期(以下简称营养生长过渡期)对空间环境诱导的DNA损伤修复基因表达的影响。 本研究以野生型及pin2、pgm-1重力响应机制缺陷的突变体(以下简称突变体)拟南芥种子为研究材料。经历飞行并保存的实验材料与地面对照均在人工气候室培养。在幼苗期(培养7天)测定种子活力、主根根长和根尖偏转角;在营养生长过渡期(培养28天,抽薹前)测定生物量和Fv/Fm;并在幼苗期及营养生长过渡期测定非末端同源连接、同源重组、碱基切除和核苷酸切除修复通路关键修复基因(分别是Ku70、RAD51、OGG1、XPD)的表达变化情况。 结果表明,空间飞行后三种拟南芥的发芽势、根尖偏转角无明显变化,而根长受到抑制;pgm-1突变体发芽率及pin2突变体生物量、Fv/Fm显著升高。分子检测发现,空间飞行组幼苗期野生型拟南芥中XPD表达显著上调,pin2突变体中Rad51、OGG1、XPD表达显著上调,pgm-1突变体中Ku70和OGG1表达显著上调;营养生长过渡期,空间飞行组野生型中四种修复分子无显著变化,pin2突变体Rad51、OGG1、XPD表达仍显著上调,而pgm-1突变体中Rad51表达显著上调。 综上,空间飞行后的拟南芥种子返回后存放420天,空间胁迫仍然存在,主要表现在根长变短。这种胁迫效应在重力信号传递突变体中影响更明显。推测这种突变可能增加了对空间环境的敏感性。另外发现,在不同发育阶段,空间环境诱导DNA损伤修复基因表达程度不同。重力信号传递基因pin2突变,影响了HR、BER、NER修复基因从苗期到营养期的持续表达,而重力感受基因pgm-1突变,在苗期影响了NHEJ、BER机制修复基因的表达,但营养期启动了HR机制响应。