不同浓度磷胁迫对大豆幼苗生长及根系DNA甲基化水平的影响

摘要

为明确不同浓度磷胁迫对大豆幼苗生长及基因组DNA甲基化水平的影响,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)和实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术分析大豆材料'CP016'的幼苗在不同浓度磷胁迫下根系DNA甲基化水平和相关基因的表达量变化.结果 表明:1)随着磷浓度的逐渐增加,大豆幼苗的株高、鲜重、根长和根表面积呈先升高后降低的趋势,无磷和高磷胁迫(1 000 μmol/L)均显著抑制大豆的生长,低磷胁迫(100 μmol/L)促进地上部生长,极低磷胁迫(10 μmol/L)促进根系生长;2)随着磷浓度的逐渐增加,大豆幼苗根系中的POD和CAT活性呈先降低后升高的趋势,SOD活性、淀粉和蔗糖含量呈先升高后降低的趋势;3)MSAP分析表明,随着磷浓度的增加,大豆幼苗根系DNA甲基化率和全甲基化率逐渐升高.具体来说,在无磷、正常供磷和高磷处理下,大豆幼苗根系的DNA甲基化率分别为43.04％、48.52％和51.05％;4)qRT-PCR分析结果表明,无磷胁迫下,调控大豆幼苗根系POD活性和淀粉合成相关基因以及甲基化酶基因DRM2的表达量显著升高;调控SOD活性和蔗糖合成相关基因以及去甲基化酶基因ROS1的表达量显著降低.本研究表明,无磷和高磷胁迫显著抑制大豆的生长,并使其抗氧化酶系统紊乱,淀粉和蔗糖含量降低,但适度的低磷胁迫可以促进大豆幼苗的生长.无磷和高磷胁迫分别降低和提高大豆幼苗根系的DNA甲基化水平.