大豆细胞周期G1/S期阻滞对镉胁迫的应答调控机制

摘要

选取对Cd抗性不同的两个大豆品种为试验材料，采用培养皿双层滤纸法培养幼苗，分别添加不同Cd浓度溶液处理，Cd浓度设为0～2.5 mg/L处理4 d，通过对幼苗根尖细胞周期和相关基因表达的研究，旨在探讨Cd胁迫下大豆细胞周期G1/S期阻滞调控的应答机制。结果表明，不同的Cd浓度处理均能引起大豆幼苗根尖DNA的损伤，造成基因组的不稳定性，Cd处理后‘辽豆10号’细胞周期阻滞在G1/S期，而‘沈农豆20’则是阻滞在G2/M期；DNA损伤检验点基因ATM和ATR的表达量与Cd浓度呈明显的倒U型剂量-效应关系；DNA错配修复基因MSH2和MSH6的表达量与Cd浓度呈明显的倒U型剂量-效应关系。Cd胁迫引起DNA损伤被MRN蛋白复合体识别，从而诱导ATM激活，然后ATM通过磷酸化p21抑制CDK在cyclin-Cdk/PCNA复合体中磷酸化，使转录活化因子E2Fa不能脱离Rb控制，失去转录活化因子的作用，从而使细胞被阻断在G1/S期。