萘胁迫对水稻基因组DNA 甲基化模式及水平的...
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第 !" 卷第 ! 期 #$"$ 年 ! 月
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萘胁迫对水稻基因组 !"# 甲基化模式及水平的影响
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以及控制植物生长和发育中起重要作用［ #$ % #& ］， 对植 物本身有着积极的意义 ’ 水稻 作 为 中 国 第 一 大 粮 食 作 物， 也是消耗水分 最多的作物， 而水是 有 机 污 染 物 迁 移 的 最 主 要 的 载 体， 因而水稻是最易受到有机污染危害的粮食作物 ’ 特别是一些工业较 发 达 的 地 区， 工业有机物污染已 成为影响水稻生产安全的严重问题
（ "7 东北师范大学城市与环 境 科 学 学 院， 长 春 % "!$$#8 ；#7 东 北 师 范 大 学 国 家 环 境 保 护 湿 地 生 态 与 植 被 恢 复 重 点 实 验 室， 长春 % "!$$#8 ；!7 东北师范大学生命科学学院， 长春 % "!$$#8 ） 摘要： 运用 ,0.9 技术测定水稻 （ !"#$% &%’()% /4 ） 纯系品种 ‘ 日本腈’ 和 ‘ 松前’ 经 萘 染 毒 胁 迫 后， 不同生长时期叶片基因组 :’. 甲基化变异的情况 4 结果表明， 水稻经萘胁迫后存在基于 :’. 甲基 化 水 平 和 模 式 改 变 的 表 观 遗 传 变 异； ;< 甲 基 胞 嘧 啶 百 分含量的变化无统一趋势或规律； 全部检测到的 "$;" 个位点中， 日本腈有 "=7 ;=> 发生了变异， 相对 于 松 前 的 "#7 $?> 具 有 显 著差异， 一定程度上说明抗萘胁迫能力与基因型有关： 松前强于日本腈； 不 同 基 因 型 及 不 同 生 长 时 期 :’. 甲 基 化 模 式 的 变 异 存在明显差异， 表现为以去甲基化为主 （ $7 8?> @ "$7 8"> ） ， 超甲基化较少 （ $7 "$> @ "7 A#> ） ， 由 此 推 测 :’. 去 甲 基 化 可 能 是植物抗萘胁迫机制的一部分 4 关键词： 水稻； 日本腈； 松前； 萘； :’. 甲基化； 甲基化敏感扩增多态性
研究却鲜有报道［ = ］4 近年来， 作为表观遗传学的研究热点问题之一ห้องสมุดไป่ตู้ 植物 :’. 甲基化的研究与发展占有重要位置
［C］
4甲
基化是基因组 :’. 的一种主要表观遗传修饰 形式， 是调节基因功能的重要手段［ ? @ "# ］4 :’. 甲基化可以
收稿日期： #$$? <"#<#; ； 修订日期： #$$A <$A <"" 基金项目： 国家水体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （ #$$? DB$C#$C< $$A <$! ） ； 吉林省科技发展计划项目 （ #$$=;$#" ） ， 男， 硕 士， 主 要 研 究 方 向 为 环 境 生 态 学， 作者简介： 范建成 （ "A?# @ ） &<E5F3 ： G5H?#=#C I "#= 4 J2E &<E5F3 ： KLMHN3OI HMHP4 MQP4 JH ! 通讯联系人，
中图分类号： B"C"7 ; % 文献标识码： .% 文章编号： $#;$ <!!$" （ #$"$ ） $! <$CA! <$?
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% % 萘 （ ’.9 ） 及其衍生物作为有机合成原料常应 用于塑料、 石油和煤加工、 制革、 纺织和皮毛生产中， 或用于染料和制药 工 业， 但这类有机化合物不仅是 有毒物， 而且有些为致癌物或为可疑致癌物 在
［#］ ［"］
引起 :’. 高级结构的变化， 从而引发一系列的生 物 学功能 4 在 植 物 中， 甲基化的胞嘧啶主要出现在 U 型 :’. 的 沟 内， 而 该 部 位 正 是 :’. 结 合 蛋 白 相 互 作用的部位 4 研 究 认 为， 特 异 蛋 白 与 甲 基 化 的 :’. 序列结合 提 供 了 一 个 染 色 质 修 饰 复 合 物 作 用 的 平 台， 从而 将 甲 基 化 区 域 组 装 成 异 染 色 质［ "! ］4 因 此， :’. 甲基化可 以 引 起 由 于 染 色 质 结 构 的 变 化 而 不 是 :’. 序 列 变 化 的 基 因 表 达 差 异， 即表观遗传现 象 4 :’. 甲 基 化 在 植 物 基 因 组 防 御、 调控基因表达
［ #( ］
M );= 保存备用 ’ 采用紫外分光光度法检测 *+, 的 纯度和浓度 ’
［ #> ］ !# &# $ ! 6N,H 分子标记分析
用限 制 性 内 切 酶 组 合 ,-. O " / 01% # 和 ,-. O 然后用 J$ *+, " / 2&1 " 于"(= 进行酶切反应 > ? ； 连接酶于>= 进行接头连接反应 $ ? ， $= 保存 ’ 加入特异性低的引物， 按 下列参 数进 行 HIO 预 扩增反应： P$= 预变性 ) :.1 ， P$= 变性 "; 7 ， <&= 复 性 "; 7 ， ()= 延伸 &; 7 ， 共进行 "; 个循环， 最后 ()= 延伸 #; :.1’ 根据检测结果， 用 ;G # Q JL 29RR54 稀释 预扩 增 产 物 # @ #; % # @ $; ， 作 为 HIO 选 择 性 扩 增 的 *+, 模板 ’ 利用筛选出的 特 异 性 高 的 6N,H 引 物 组 合， 按 下列参数进行 HIO 选 择 性 扩 增 反 应： P$= 预 变 性 ) :.1 ， P$= 变性 "; 7 ， &<= 复性 "; 7 ， ()= 延伸 >; 7 ， 以 后每轮循环温度递减#= ， 扩增 #; 轮 ’ 接着 P$= 变性 "; 7 ， <<= 复性 "; 7 ， ()= 延 伸 >; 7 ， 共 进 行 $; 个 循 环， 最后()= 延伸 #; :.1’ 其中实验所用接头及预扩 增、 选择性扩增引物序列见表 #’ 反应所得产 物 加 入 等 体 积 上 样 缓 冲 液 （ S03A.1E 29RR54 ） 后进行变 性 聚 丙 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 ’ 电 泳 缓 冲 ;G ;>P :0S @ 液 为 # Q JKL（ ;G ;>P :0S @ - J4.7T204385 ， K04.C ,C.A ， ;G ;;) :0S @ - L*J, ） ’ 上 样 前， *+, 样 品 P<= 变性 < :.1 ， 立即冰浴， 加 " Q S03A.1E 29RR54（ ";; ::0S @ - +3UF ， P(V R04:3:.A5 ， ;G )V 240:0/?510S 2S95 ） ， 混 匀， 瞬 时 离 心， 恒 定 功 率 <<W 电 泳 到 指 定 位置， 即可卸板染色 ’ !# &# % ! 银染检测 银染检测采用 #;V 冰乙 酸 固 定； 硝酸银溶液染 色； 碳酸钠与硫代硫酸钠的混合溶液显影； 凝胶板晾 干后照相， 统计条带 ’ $" 结果与分析 $# ! ! 萘胁迫对出芽率、 成活率、 分蘖数的影响 出芽率达 P<V 以上 ’ 土 壤 经 萘 溶 液 灌 溉 后 栽 入 水稻秧苗， 成活率达到 >;V % #;;V ’ 第 # 次取样时间为分蘖期 （ 移 栽 后 第 #& A ） ， 经 统计， 各浓度下水稻分蘖数存在明显差异 （ 表 )） ’ 由表 ) 可知， 无论日本腈还是松前， 分蘖数都随 土壤中萘浓度的增 加 而 降 低； 而未加任何处理的空 白样品均分别低于 添 加 了 丙 酮 的 对 照 样 品 ’ 说 明 萘 对水稻 分 蘖 有 明 显 抑 制 作 用， 而 丙 酮 在 < :E @ （ #G &( :E @ DE ） 的浓度下对于水稻分蘖却有一定促 进作用 ’
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4目
前， 全世界许多水体 中 均 发 现 有 萘 及 其 衍 生 物 的 存 4 美国环保局 （ &9. ） 已 把 萘 和 #<氯 萘 列 入 ;= 种环境优先污染物， 我国也把萘列为环境优先污染 物 4 国内外已经 对 9.YK 的 环 境 行 为 展 开 了 大 量 的 研究
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， 但是 有 关 9.YK 尤 其 是 萘 的 植 物 毒 性 的
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4目
前， 全世界许多水体 中 均 发 现 有 萘 及 其 衍 生 物 的 存 4 美国环保局 （ &9. ） 已 把 萘 和 #<氯 萘 列 入 ;= 种环境优先污染物， 我国也把萘列为环境优先污染 物 4 国内外已经 对 9.YK 的 环 境 行 为 展 开 了 大 量 的 研究
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， 但是 有 关 9.YK 尤 其 是 萘 的 植 物 毒 性 的