鐵離子輻射對擬南芥重力響應(yīng)機制影響的研究.pdf

1、空間輻射和微重力是航天飛行中導(dǎo)致生物體損傷與遺傳變異的重要風(fēng)險因素，然而目前對其產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的相互作用關(guān)系仍然不清楚。本文從表型、細胞以及分子層面，研究鐵離子輻射對擬南芥重力響應(yīng)系統(tǒng)中感受和傳遞階段產(chǎn)生的作用機制以及模擬微重力對非同源末端連接通路(Non-homologous end joining，NHEJ)中關(guān)鍵修復(fù)蛋白Ku70表達量的影響。
　　將col野生型以及pin2和pgm-1重力不敏感突變體擬南芥的種子分為對照、模

2、擬微重力效應(yīng)、輻射和復(fù)合因素四個實驗組。以劑量為0.1 Gy的56Fe離子(LET=107.8 keV/μm)輻照處理干種子。輻照后培養(yǎng)7d測定發(fā)芽率、計算發(fā)芽勢;隨后，對模擬微重力效應(yīng)組和復(fù)合因素組進行24 h模擬微重力處理，測定所有受試擬南芥根長、根尖偏轉(zhuǎn)角、根尖淀粉體面積，以及野生型擬南芥根尖生長素輸出載體蛋白PIN1與損傷修復(fù)相關(guān)蛋白Ku70的表達量。
　　研究發(fā)現(xiàn)，0.1 Gy劑量鐵離子輻射不會對野生型以及pin2、pg

3、m-1突變體擬南芥的發(fā)芽率造成明顯影響，但對其發(fā)芽勢及幼苗主根長度產(chǎn)生極顯著的抑制作用。表現(xiàn)為輻射迫使種子發(fā)芽整齊度下降、發(fā)芽速度減緩、發(fā)芽天數(shù)均延長、主根變短。模擬微重力、輻射、復(fù)合因素處理均造成野生型擬南芥幼苗根尖偏轉(zhuǎn)角的增大，且復(fù)合因素組的根尖偏轉(zhuǎn)角大于模擬微重力效應(yīng)組;另外，只有野生型幼苗的模擬微重力效應(yīng)組和復(fù)合因素組的根尖淀粉體分布產(chǎn)生了顯著增大，輻射組無明顯變化。同時發(fā)現(xiàn)，鐵離子輻射對野生型根尖細胞生長素運輸載體PIN1蛋白

4、的表達起抑制作用，而微重力處理呈現(xiàn)相反的作用效果，說明輻射可通過抑制PIN1蛋白表達參與植物向重性的力學(xué)信號傳導(dǎo);模擬微重力處理可以顯著抑制輻射造成的損傷修復(fù)蛋白Ku70的表達，說明模擬微重力處理對輻射引起的DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的NHEJ修復(fù)通路有拮抗作用。
　　綜上所述，本研究利用野生型和兩種重力不敏感突變體(pin2和pgm-1)擬南芥經(jīng)過一系列實驗揭示了空間輻射和微重力對植物產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)機制，為研究實際空間環(huán)境的生物學(xué)效