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合肥研究院在辐射引发的个体表观遗传信号传导研究中获进展

合肥研究院在辐射引发的个体表观遗传信号传导研究中获进展

  随着大型核设施建设步伐的加快,其相关的生态安全性也日益受到关注。为了了解环境中核素的迁移、分布,以及生物暴露效应对生态安全的影响,研究生物个体间的信号通讯尤为重要。

  针对这一基本科学问题,中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所卞坡研究组在明确模式植物拟南芥个体内辐射表观遗传旁效应的基础上(Radiation Research, 2015,183:511-524;Mutation Research, 2015,773:27-36),进一步研究了植物个体间信号通讯在介导辐射表观遗传效应中的作用。研究结果表明:UV-C辐射不但可以诱导受辐射植株自身DNA 表观沉默元件(TGS-GUS、TSI、180-bp 幸运28repeats)的激活,而且可以通过产生挥发性的气体信号分子,诱导附近植株表观沉默元件的激活,即plant-plant信号通讯;更重要的是,辐射诱导表观遗传效应也可以通过植物间信号的接力传递来进行(plant-plant-plant 信号通讯),并具有群体放大效应。进一步研究表明,植物茉莉酸和水杨酸的生物合成和信号转导通路在plant-plant和plant-plant-plant信号通讯中扮演了关键的角色。以上研究表明:个体间信号通讯能够在生态空间上“级联放大”辐射诱导的生物学效应,是核生态安全研究中的一个重要考虑因素。

  该研究受到国家自然科学基金资助,结果已经被国际辐射研究期刊Mutation Research/ Fundamental and Molecular 幸运28 Mechanisms of Mutagenesis 接受发表。

 

  图1. 拟南芥株间信号通讯实验示意图。A. UV-C辐射;B. plant-plant信号通讯;C. plant-plant-plant信号通讯。UiP: UV-C-irradiated Plants; BP: Bystander Plants; RP: Relaying Plants.

 

  图2. 拟南芥株间通讯介导的辐射表观遗传效应。A. 和辐射植株共培养不同时间后邻近植物TGS-GUS的活性改变;B. 不同剂量的UV-C辐射对邻近植株TGS-GUS 活性的影响幸运28 ; C. 邻近植株TGS-GUS的组织化学染色;D. 表观沉默元件TGS-GUS, TSI, and 180-bp repeats 的激活。