铅胁迫下红麻生理特性及DNA甲基化分析

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、600μmol L-1)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600μmol L-1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400μmol L-1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600μmol L-1 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.