不同劑量12C重離子輻射對水稻基因組和基因組甲基化誘變特征的分析.pdf

1、空間飛行引起植物種子的遺傳變異機(jī)理是分析空間輻射生物學(xué)效應(yīng)的領(lǐng)域之一?？臻g輻射的特點(diǎn)是高能量低劑量。以往的研究發(fā)現(xiàn),空間輻射和地面模擬輻射可以引起水稻種子突變體的基因組和基因組甲基化出現(xiàn)明顯的多態(tài)性改變。而且這些變化呈正相關(guān)趨勢。為進(jìn)一步分析這些變化特征,在非表型明顯突變株改變的規(guī)律,及其在高低劑量輻射處理間的差異。本文以水稻品系東農(nóng)428作為重離子輻射的研究材料,利用中科院近代物理研究所的蘭州重離子研究裝置(HIRFL)提供的高能離子

2、放射性束流12C,選用LET27.3keV／μm值,分別用0.02 Gy、0.2 Gy、1 Gy、2 Gy、20 Gy劑量進(jìn)行模擬輻照處理。在人工氣候室培養(yǎng)至三葉期,取葉片作為實(shí)驗(yàn)材料,應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)AFLP(Amplified fragment lengthpolymorphism,AFLP)和MSAP(Methylation Sensitive Amplifled Polymorphism,MSAP)技術(shù),分析每個(gè)劑量處理組的總基

3、因組(30株混取)和單株(每個(gè)劑量取5個(gè)單株)的水稻基因組和基因組甲基化。并對部分差異條帶進(jìn)行克隆測序。
　　 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,0.02 Gy、0.2 Gy、1 Gy、2 Gy、20 Gy劑量處理組,其每個(gè)劑量的混提總的基因組比對照提高突變率分別為7.44％,5.63％,4.42％,7.24％,8.05％,進(jìn)一步對每個(gè)劑量組的單株基因組突變率分析表明,與相應(yīng)的對照比較其突變率分別為1.25％-9.08％,1.41％-8.9

4、2％,1.25％-3.29％,3.91％-10.49％,4.54％-11.89％。每個(gè)劑量5個(gè)單株的DNA甲基化變化率分別比對照高出5.13％-12.38％,5.14％-8.35％,4.38％-6.02％,6.87％-12.80％,6.84％-14.01％。這些結(jié)果表明,小于1Gy劑量的范圍內(nèi),無論是基因組,還是基因組甲基化沒有出現(xiàn)隨著輻射劑量的增加,突變率增加現(xiàn)象,而大于1Gy時(shí),有隨著劑量增加突變率增高的趨勢。采用Spearman相

5、關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)基因組多態(tài)性和甲基化多態(tài)性的變化呈正相關(guān)性。研究還發(fā)現(xiàn)基因組CNG位點(diǎn)甲基化改變高于CG位點(diǎn)。并發(fā)現(xiàn)CG位點(diǎn)甲基化變化高于去甲基化的變化,而CNG位點(diǎn)去甲基化高于甲基化變化。還發(fā)現(xiàn)在25個(gè)突變位點(diǎn)上,所選5個(gè)輻射單株均發(fā)生一致性多態(tài)性變化,從一定程度上可以反映重離子輻射能夠引起基因組熱點(diǎn)區(qū)域突變。測序結(jié)果證實(shí),基因組和基因組甲基化變化發(fā)生的位點(diǎn)具有選擇性?；蚪M多態(tài)性性改變在重復(fù)序列,編碼區(qū)以及轉(zhuǎn)座子區(qū)都有發(fā)生突變,但是并沒