重金屬脅迫引起的大蒜DNA損傷與修復

鄧麗娟+張雁+駱淑媛

摘要：以紫外分光光度法和瓊脂糖凝膠電泳檢測了大蒜在重金屬Pb2+和Cd2+脅迫處理后的DNA的損傷。結果表明： Pb2+和Cd2+都能夠脅迫大蒜DNA解鏈、交聯程度增加，并引起部分DNA的降解;而綠豆浸出液對Pb2+和Cd2+引起的DNA損傷均能進行修復，且對Pb2+引起的DNA損傷修復的效果更好。

關鍵詞：Pb2+和Cd2+脅迫;綠豆浸出液; DNA損傷

中圖分類號：X173

文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2014）12-0231-02

1引言

鉛和鎘是常見的環境污染重金屬，對動植物具有較強的毒性。許多研究表明，重金屬脅迫不僅會影響植物的生長發育[1～5]，還會引起動物細胞DNA解鏈、交聯以及期外DNA合成速率大幅度提高等[6～8]。但是到目前為止，重金屬對植物細胞DNA水平的損傷及修復機制研究得較少。

本文擬采用最常見的大蒜為材料，探究重金屬鉛和鎘對大蒜DNA的損傷作用以及常用的解毒物質綠豆浸出液對DNA損傷的修復，為防治重金屬污染對農作物的毒害提供一定的理論基礎。

2材料與方法

2.1材料

大蒜。

2.2試劑

Pb（NO3）2、3CdSO4.8H2O、Tris、巰基乙醇、NaCl、EDTA、酚、氯仿、異戊醇、無水乙醇、瓊脂糖、溴化乙錠、純水、0.5*TBE緩沖液、上樣緩沖液、綠豆浸出液（按1g綠豆加水20mL的比例，煮沸后再煮30s取上清液）。

2.3方法

（1）材料培養。將未發芽的大蒜分組培養一周左右（表1），每3d適當添加相應的溶液，待大蒜發芽，至芽大約5～10cm時停止培養。DNA提取前將每組大蒜的蒜瓣皮剝掉，去除最上端的芽約2～3cm，用解剖刀將蒜瓣切成小粒狀，置于4℃備用。

（2）DNA的提取：脅迫處理后，采用CTAB法[9]分別提取大蒜的DNA，4℃儲存。

（3）DNA損傷修復檢測：1%瓊脂糖凝膠電泳檢測。

（4）DNA增色效應測定。

每組DNA平行各取2份，每份20μL， 1.98mL0.08mol/L的NaCl溶液稀釋至2mL，分別置于70℃和22℃，溫浴30min后，用紫外可見分光光度計測定A260，以[（A260，70℃-A260，22℃）/ A260，22℃]×100%作為DNA增色效應指標。

3結果與討論

3.1DNA損傷修復檢測

將所提取的各組大蒜DNA進行瓊脂糖凝膠電泳檢測，實驗結果表明：Pb2+和Cd2+處理后的大蒜DNA條帶出現拖尾現象，而且經Pb2+和Cd2+處理的大蒜提取的DNA量較高，分子量也明顯高于對照組（圖1）。顯然，重金屬離子的脅迫可能導致了大蒜DNA鏈的部分斷裂，DNA相互交聯程度增加且DNA合成量增加。而Pb2+、Cd2+ 分別與綠豆浸出液共處理后大蒜組織的DNA條帶較為集中，分子量及含量與對照組幾乎一致（圖1），表明綠豆浸出液對大蒜組織中重金屬污染現象有所緩解，有良好的DNA損傷修復效果。

圖1大蒜組織DNA的瓊脂糖凝膠電泳圖

LaneM：DNA marker;Lane1：Pb2+處理組;Lane2：綠豆浸出液與Pb2+共處理組;Lane3：Cd2+處理組;Lane4：綠豆浸出液與Cd2+共處理組;Lane5：正常對照組;Lane6：綠豆浸出液處理組

3.2DNA增色效應測定

將提取的每組DNA進行增色效應檢測，實驗結果表明：在Pb2+和Cd2+脅迫下DNA 的增色效應明顯下降，推測可能是因為在重金屬作用下，DNA鏈發生了交聯，從而使DNA的解鏈溫度顯著提高，導致在加熱至70℃時DNA仍不能解鏈，因而未見明顯的DNA增色效應（圖2）。但是采用綠豆浸出液與重金屬共培養之后，DNA的增色效應與單獨重金屬處理組相比有明顯的增加，而且綠豆浸出液對Pb2+的作用效果更為明顯（圖2），顯然DNA增色效應檢測結果與瓊脂糖凝膠電泳檢測結果基本一致。

4結論

重金屬離子Pb2+與Cd2+脅迫大蒜，造成大蒜DNA一定程度的損傷，表現在DNA交聯程度上升; DNA合

2014年12月綠色科技第12期

1：正常對照組;2：Pb2+處理組;3：綠豆浸出液與Pb2+共處理組;4：Cd2+處理組;5：綠豆浸出液與Cd2+共處理組;6：綠豆浸出液處理組

成量顯著增加;部分DNA鏈降解，形成小分子DNA。而傳統的解毒物質綠豆浸出液對這兩種重金屬引起的DNA損傷均具有一定的修復能力，且對Pb2引發的DNA損傷的修復效果更為顯著，但其具體的損傷修復機制仍需進一步研究。

參考文獻：

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