重金属胁迫引起的大蒜DNA损伤与修复

邓丽娟+张雁+骆淑媛

摘要：以紫外分光光度法和琼脂糖凝胶电泳检测了大蒜在重金属Pb2+和Cd2+胁迫处理后的DNA的损伤。结果表明： Pb2+和Cd2+都能够胁迫大蒜DNA解链、交联程度增加，并引起部分DNA的降解;而绿豆浸出液对Pb2+和Cd2+引起的DNA损伤均能进行修复，且对Pb2+引起的DNA损伤修复的效果更好。

关键词：Pb2+和Cd2+胁迫;绿豆浸出液; DNA损伤

中图分类号：X173

文献标识码：A文章编号：1674-9944（2014）12-0231-02

1引言

铅和镉是常见的环境污染重金属，对动植物具有较强的毒性。许多研究表明，重金属胁迫不仅会影响植物的生长发育[1～5]，还会引起动物细胞DNA解链、交联以及期外DNA合成速率大幅度提高等[6～8]。但是到目前为止，重金属对植物细胞DNA水平的损伤及修复机制研究得较少。

本文拟采用最常见的大蒜为材料，探究重金属铅和镉对大蒜DNA的损伤作用以及常用的解毒物质绿豆浸出液对DNA损伤的修复，为防治重金属污染对农作物的毒害提供一定的理论基础。

2材料与方法

2.1材料

大蒜。

2.2试剂

Pb（NO3）2、3CdSO4.8H2O、Tris、巯基乙醇、NaCl、EDTA、酚、氯仿、异戊醇、无水乙醇、琼脂糖、溴化乙锭、纯水、0.5*TBE缓冲液、上样缓冲液、绿豆浸出液（按1g绿豆加水20mL的比例，煮沸后再煮30s取上清液）。

2.3方法

（1）材料培养。将未发芽的大蒜分组培养一周左右（表1），每3d适当添加相应的溶液，待大蒜发芽，至芽大约5～10cm时停止培养。DNA提取前将每组大蒜的蒜瓣皮剥掉，去除最上端的芽约2～3cm，用解剖刀将蒜瓣切成小粒状，置于4℃备用。

（2）DNA的提取：胁迫处理后，采用CTAB法[9]分别提取大蒜的DNA，4℃储存。

（3）DNA损伤修复检测：1%琼脂糖凝胶电泳检测。

（4）DNA增色效应测定。

每组DNA平行各取2份，每份20μL， 1.98mL0.08mol/L的NaCl溶液稀释至2mL，分别置于70℃和22℃，温浴30min后，用紫外可见分光光度计测定A260，以[（A260，70℃-A260，22℃）/ A260，22℃]×100%作为DNA增色效应指标。

3结果与讨论

3.1DNA损伤修复检测

将所提取的各组大蒜DNA进行琼脂糖凝胶电泳检测，实验结果表明：Pb2+和Cd2+处理后的大蒜DNA条带出现拖尾现象，而且经Pb2+和Cd2+处理的大蒜提取的DNA量较高，分子量也明显高于对照组（图1）。显然，重金属离子的胁迫可能导致了大蒜DNA链的部分断裂，DNA相互交联程度增加且DNA合成量增加。而Pb2+、Cd2+ 分别与绿豆浸出液共处理后大蒜组织的DNA条带较为集中，分子量及含量与对照组几乎一致（图1），表明绿豆浸出液对大蒜组织中重金属污染现象有所缓解，有良好的DNA损伤修复效果。

图1大蒜组织DNA的琼脂糖凝胶电泳图

LaneM：DNA marker;Lane1：Pb2+处理组;Lane2：绿豆浸出液与Pb2+共处理组;Lane3：Cd2+处理组;Lane4：绿豆浸出液与Cd2+共处理组;Lane5：正常对照组;Lane6：绿豆浸出液处理组

3.2DNA增色效应测定

将提取的每组DNA进行增色效应检测，实验结果表明：在Pb2+和Cd2+胁迫下DNA 的增色效应明显下降，推测可能是因为在重金属作用下，DNA链发生了交联，从而使DNA的解链温度显著提高，导致在加热至70℃时DNA仍不能解链，因而未见明显的DNA增色效应（图2）。但是采用绿豆浸出液与重金属共培养之后，DNA的增色效应与单独重金属处理组相比有明显的增加，而且绿豆浸出液对Pb2+的作用效果更为明显（图2），显然DNA增色效应检测结果与琼脂糖凝胶电泳检测结果基本一致。

4结论

重金属离子Pb2+与Cd2+胁迫大蒜，造成大蒜DNA一定程度的损伤，表现在DNA交联程度上升; DNA合

2014年12月绿色科技第12期

1：正常对照组;2：Pb2+处理组;3：绿豆浸出液与Pb2+共处理组;4：Cd2+处理组;5：绿豆浸出液与Cd2+共处理组;6：绿豆浸出液处理组

成量显著增加;部分DNA链降解，形成小分子DNA。而传统的解毒物质绿豆浸出液对这两种重金属引起的DNA损伤均具有一定的修复能力，且对Pb2引发的DNA损伤的修复效果更为显著，但其具体的损伤修复机制仍需进一步研究。

参考文献：

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