单碳代谢在镧处理的繁殖期植物根系中的作用

摘要：

稀土元素(REEs)农用研究已百年.研究发现,REEs可通过改变植物生理代谢、物质合成和细胞活动等影响植物生长,但REEs如何影响这些生命活动依然不清晰.单碳代谢可通过DNA甲基化调控植物各种生命活动,但REEs对植物单碳代谢的影响未见报道.本文以模式植物拟南芥和农业常用镧[La(Ⅲ)]分别为植物和REEs代表,采用高效液相色谱和实时荧光定量PCR等技术,探究了不同剂量La(Ⅲ)作用不同时间对繁殖期拟南芥根系单碳代谢和DNA甲基化水平的影响.结果表明:La(Ⅲ)作用0.5d增加根系4种单碳代谢关键酶基因(MS1,MS3,MAT1和SAHH)表达量,未改变单碳代谢产物含量和DNA甲基化水平.随La(Ⅲ)作用时间延长(1.0～4.0 d),30 μmol·L-1 La(Ⅲ)上调了所有单碳代谢关键酶基因表达量,继而增加蛋氨酸和腺苷含量,减小S-腺苷甲硫氨酸、S-腺苷高半胱氨酸、甘氨酸和甜菜碱含量,促使6种DNA甲基转移酶基因表达量上调(DRM1除外),最终增加DNA甲基化水平.80μmol·L-1La(Ⅲ)下调单碳代谢关键酶基因表达量(1.0d时仅4种基因,随后所有基因),从而减小蛋氨酸和腺苷含量,增加S-腺苷甲硫氨酸、S-腺苷高半胱氨酸、甘氨酸和甜菜碱含量,诱导所有DNA甲基转移酶基因表达量下调(1.0d时均不变),最终降低DNA甲基化水平.结果可为揭示REEs作用于植物的机制及REEs农用实践提供参考.

关键词：稀土元素、镧、单碳代谢、DNA甲基化、基因表达量

所属期刊栏目：40

分类号：S184(农业生物学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江南大学研究生科研与实践创新计划项目

在线出版日期：2022-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：286-298