铅胁迫下红麻生理特性及DNA甲基化分析

• 作者: 李增强 丁鑫超 卢海 胡亚丽 岳娇 黄震 莫良玉 陈立 陈涛 陈鹏
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 红麻 铅胁迫 DNA甲基化 甲基化敏感扩增多态性(MSAP) 实时荧光定量PCR (qRT-PCR) 抗氧化酶系统
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 专题：主要麻类作物基因组学与遗传改良
• 页码范围: 1031-1042
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04104

摘要

DNA甲基化在植物响应生物和非生物胁迫中起重要作用, 但是有关铅胁迫下植物DNA甲基化水平变化的研究报道甚少。本研究以红麻P3A为材料, 采用水培法对幼苗进行不同浓度(0、200、400、600 µmol L1) PbCl2处理, 测定幼苗农艺性状、根系ROS含量和抗氧化酶活性等变化情况; 利用甲基化敏感扩增多态性技术(methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析600 µmol L1铅胁迫条件下根系DNA甲基化水平变化, 回收差异甲基化片段并克隆测序, 采用qRT-PCR技术对DNA甲基化差异基因进行表达分析。结果表明, 不同浓度PbCl2胁迫均显著抑制幼苗的茎粗、根长和根表面积, 且400 µmol L1及以上浓度PbCl2胁迫显著抑制红麻幼苗的株高和全鲜重。随着铅浓度的提高, 红麻幼苗根系的铅含量显著升高, O2܋和MDA含量显著增加, SOD活性显著升高, POD活性呈先降低后升高, CAT活性呈先升高后降低的趋势。对照及600 µmol L1 PbCl2处理下的幼苗根系DNA甲基化率分别为71.13%、62.20%, 其中全甲基化率分别为50.52%、37.80%, 半甲基化率分别为20.62%、24.40%, 即铅胁迫显著降低了红麻幼苗根系的DNA甲基化率和全甲基化率, 提高了根系的半甲基化率。qRT-PCR分析表明, 7个与抗性密切相关的DNA甲基化差异基因也存在表达量差异, 推测DNA甲基化水平变化在响应红麻铅胁迫中发挥重要作用。本结果为深入探索DNA甲基化响应植物非生物胁迫的潜在机制, 以及生产上利用红麻改良土壤铅污染提供了理论基础。