鐵離子輻射對(duì)擬南芥重力響應(yīng)機(jī)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(xiǎn)因素，然而目前對(duì)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(xì)胞以及分子層面，研究鐵離子輻射對(duì)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(jī)制以及模擬微重力對(duì)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(dá)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(duì)照、模

2、擬微重力效應(yīng)、輻射和復(fù)合因素四個(gè)實(shí)驗(yàn)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(cè)定發(fā)芽率、計(jì)算發(fā)芽勢(shì);隨后，對(duì)模擬微重力效應(yīng)組和復(fù)合因素組進(jìn)行24 h模擬微重力處理，測(cè)定所有受試擬南芥根長(zhǎng)、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(zhǎng)素輸出載體蛋白PIN1與損傷修復(fù)相關(guān)蛋白Ku70的表達(dá)量。
　　研究發(fā)現(xiàn)，0.1 Gy劑量鐵離子輻射不會(huì)對(duì)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(duì)其發(fā)芽勢(shì)及幼苗主根長(zhǎng)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(zhǎng)、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(shí)發(fā)現(xiàn)，鐵離子輻射對(duì)野生型根尖細(xì)胞生長(zhǎng)素運(yùn)輸載體PIN1蛋白

4、的表達(dá)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(dá)參與植物向重性的力學(xué)信號(hào)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(dá)，說明模擬微重力處理對(duì)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(shí)驗(yàn)揭示了空間輻射和微重力對(duì)植物產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)機(jī)制，為研究實(shí)際空間環(huán)境的生物學(xué)效