镉胁迫对拟南芥幼苗错配修复相关基因表达及突变的影响

土壤重金属污染是影响农业可持续发展和生态环境的重要问题，而通过生物标记物方式对污染土壤进行早期诊断已成为环境科学领域的研究热点。本文以M&S营养液为培养介质，以拟南芥为供试材料，以错配修复基因MutS 2 homolog (atMSH2)，atMSH3，atMSH7，细胞增殖核抗原1 和2 (atPCNA1和atPCNA2)为检测目的基因，分别采用半定量反转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）技术、克隆及测序技术研究了Cd在不同胁迫水平（0，0.125，0.25，1.0，3.0 mg•L-1 ）上对上述错配修复相关基因表达和atMSH2基因突变的影响，并与拟南芥幼苗形态、生理指标的毒性效应进行比较分析，筛选出对Cd污染胁迫敏感的生物标记物。主要结果如下： 1. 不同浓度（0，0.125，0.25，1.0，3.0 mg•L-1 ）Cd处理7天后，拟南芥幼苗叶片数、地上部鲜重变化与对照相比差异均不显著；而根长随Cd胁迫强度的增加明显降低； 2. 不同浓度（0，0.125，0.25，1.0，3.0 mg•L-1 ）Cd处理7天后，叶绿素含量变化与对照相比差异均不显著； 地上部可溶性蛋白含量随Cd浓度的增加变化明显，0.125 mg•L-1 Cd处理下，地上部可溶性蛋白含量显著增加，而在0.25，1.0和3.0 mg•L-1 Cd时降低，但仍高于对照； 3. 地上部atMSH2，atPCNA1，atPCNA2基因表达量的变化与Cd胁迫浓度呈明显的倒U字型关系，分别在0.125mg•L-1，0.25mg•L-1和0.125mg•L-1 Cd时达到最大值。地上部可溶性蛋白含量变化趋势与atMSH2，atPCNA1，atPCNA2基因表达量的变化相似，均可作为对Cd污染胁迫敏感的潜在生物标记物。 4. 对不同浓度（0，0.125，0.25，1.0，3.0 mg•L-1 ）Cd处理7天后，拟南芥atMSH2基因PCR后的扩增产物进行回收、纯化、克隆和测序。测序结果表明，0.25 mg•L-1 Cd处理拟南芥atMSH2基因在第8个和第9个外显子之间的内含子有一个碱基转换；在1.0 mg•L-1 Cd处理下，拟南芥在第10个外显子有一个碱基转换。