【摘 要】
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重金属污染现象日益严重,且会对植物产生毒害作用,而植物在长期进化的过程中逐渐产生了抵御重金属胁迫的相关机制。有研究表明,特定重金属胁迫会诱导水稻特定基因型会发生一
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重金属污染现象日益严重,且会对植物产生毒害作用,而植物在长期进化的过程中逐渐产生了抵御重金属胁迫的相关机制。有研究表明,特定重金属胁迫会诱导水稻特定基因型会发生一系列生理和表观遗传的改变。本实验选取了四种重金属(Cu、Cr、Cd、Hg),每种重金属分别设置一个较低浓度和一个较高浓度对三种不同基因型水稻材料RZ-1、RZ-2和T-35进行胁迫处理,胁迫整7天后对三种基因型水稻进行特定生理指标测定,并利用Southern Blot方法分析特定序列的DNA甲基化变化以及利用RT-PCR、Real-time PCR技术检测特定序列基因表达的变化。本实验共测定了包括株高、根长、地上地下鲜重、叶绿素含量、离子含量、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)、抗氧化酶等在内的18种生理指标,其结果显示在重金属胁迫下三种不同基因型水稻生理指标的变化在总体水平上T-35表现出的抗性最明显,RZ-2次之,RZ-1最为敏感。对重金属胁迫处理前后水稻体内特定序列的DNA甲基化变化情况的检测发现,T-35表现为特异的CHG位点去甲基化变异,而RZ-1和RZ-2则表现出特异的CHG位点的高甲基化变异。对重金属胁迫处理前后水稻体内维持DNA甲基化的相关的酶基因的表达变异模式分析表明三种基因型水稻的表达模式基本没有差异,而对RdDM途径相关酶基因的表达模式分析表明,T-35中的表达变异趋势与在RZ-1和RZ-2中相反,因而说明这些基因的改变可能与不同水稻基因型的不同的甲基化变异趋势有关。对重金属胁迫处理前后三种基因型水稻地上部分和地下部分的重金属转运蛋白相关基因的表达分析表明,特定基因在不同基因型水稻地上部分和地下部分的表达的差异与其重金属抗性存在相关性。本文从生理指标、甲基化变异及基因表达变异等角度分析了不同基因型水稻应对不同种类、浓度的重金属胁迫时发生的响应,结果表明无论从生理指标、DNA甲基化还是基因表达方面T-35均表现出了不同于RZ-1和RZ-2的变异,而T-35也是在吉林省大面积种植的水稻品种,本结果似乎可为T-35较RZ-1和RZ-2更易于大面积广泛种植提供了一项新的依据。同时,本实验结果也对深入研究水稻对重金属产生抗性的分子机制以及培育抗重金属的水稻新品种提供一定的理论基础。
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