TOP6A3和TOP6B参与水稻体细胞DSB修复的机制研究

【作者】 张建祥； 徐展； 计文； 徐梦； 于梅梅； 程新杰； 汤玉洁； 朱岑文； 顾铭洪； 于恒秀；

【机构】 江苏省植物功能基因组学教育部重点实验室； 扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心；

【摘要】 DNA作为细胞生命活动最重要的遗传物质,保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞的存活和正常生理功能的发挥具有重要意义。电离辐射、细胞代谢产物等多种外源和内源性因素都能引起不同形式的DNA损伤,其中DNA双链断裂(DSBs)作为最严重的损伤形式,使细胞正常生命活动的维持乃至生存都受到了严重威胁。在植物体内DSB修复的途径主要有两个:非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)和同源重组(homologous recombination,HR)。两者的根本区别是对于DNA同源性的依赖性和修复精确程度不同。HR途径利用同源序列作为模板,是一种精确的修复途径,NHEJ途径不依赖同源序列,直接将断裂的末端进行连接,高效率但容易出错,是一种高效的修复途径。这两种修复途径既相互关联又相互竞争。DNA拓扑异构酶在生物体中普遍存在并且参与了很多基础生物进程,如DNA复制、转录和重组等。它能引发DNA链的断裂,使DNA链相互交叉,还可以重新连接。拟南芥中,TopoVI基因可以通过改变基因的表达来适应各种非生物胁迫。我们对TOP6A3和TOP6B基因的突变体植株经行了盐、活性氧和博莱霉素处理,发现盐胁迫和活性氧胁迫下,top6a3和top6b植株中HR修复途径相关基因的表达量下调,NHEJ修复途径相关基因的表达量上调;博来霉素处理后,top6a3和top6b植株中HR修复途径相关基因的表达量上调,NHEJ修复途径相关基因的表达量下调。这说明在盐胁迫,活性氧胁迫和DSB损伤环境下,TOP6A3和TOP6B基因参与了水稻体内细胞精确修复和高效修复的调控。更多还原