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近年来,氯氟烃等有害气体的大量排放严重破坏了大气臭氧层,由此导致了地表紫外线B(UV-B,280-315nm)辐射不断增强。UV-B辐射可使水稻叶片DNA受损,细胞活动受抑制,生物量减少,最终影响其生长发育。前期研究表明施硅能够提高水稻光裂解酶(photolyase,PL)基因表达而有利于修复DNA损伤。水稻基因组中含有4个PL成员基因,其中哪个基因在此修复过程中更为高效还未知。因此,研究这一科学问题对于深入揭示硅提高水稻修复DNA损伤的分子机制具有十分重要的意义。据此,本研究以野生型抗UV-B辐射水稻品种Lemont和UV-B辐射敏感品种Dular及其硅吸收基因(Low silicon gene 1,Lsi1)过量表达的转基因植株为材料,对UV-B辐射前后各供试水稻叶片的硅含量、环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)和6-4光产物(6-4 PPs)的含量进行测定。研究结果显示,在UV-B辐射后,各供试水稻叶片中的硅含量、CPDs含量和6-4-PPs含量都显著提高,但在Lsi1过量表达的转基因水稻中的CPDs含量增加程度较小。进一步采用荧光定量PCR(qRT-PCR)对水稻叶片中的4个PL基因表达进行检测,结果发现PL2基因在UV-B辐射下的表达变化程度最大。进一步分别克隆了供试水稻中PL2基因的启动子并对其序列组成进行比较,结果显示过表达Lsi1基因后Lemont、Dular植株体内PL2基因的启动子序列并没有发生变化,但Lemont、Dular两个水稻品种之间存在个别碱基差异。通过启动子功能分析发现,PL2基因的启动子中存在多个光反应原件,其中由于Lemont水稻和Dular水稻中PL2基因的启动子存在的个别碱基差异,使Dular水稻中PL2基因的启动子多出了一个Box4光反应元件,推测这个差异可能影响水稻中PL2基因的表达。通过启动子DNA-pulldown的方法筛选与PL2基因启动子结合的转录因子,结果发现编码methyl-CpG binding domain containing protein(MeCPs),ankyrin repeat domain containing protein(ANKRD)和pfkB family kinase的三个转录因子可与PL2启动子结合。通过qRT-PCR测定这三个转录因子的基因表达量,结果显示在UV-B照射后,过表达Lsi1基因的植株中的MeCPs和ANKRD两个转录因子的基因表达量都明显下调,且与PL2的表达变化方式相反,可见并对PL2基因的表达起负调控作用,并受硅的负调控。上述研究结果对于深入揭示硅调控水稻PL基因提高DNA损伤修复能力,进而增强水稻耐受UV-B辐射提供了理论依据。