Научно-практическая конференция и школа с международным участием, посвященная 90-летию со дня рождения академика В.В.Фролькиса

Воздействие ионизирующего облучения на статус метилирования днк linum usitatissimum в процессе старения

2013

Актуальность. Ионизирующее излучение воздействует на развитие живых систем, влияет на темпы онтогенеза, в частности, определяет момент инициации старения у монокарпических растений. Происходит это за счет активации процессов эпигеномной изменчивости. В условиях действия стрессового фактора изменяется функциональная активность генов растений, запускаются процессы эпигенетического молчания тех или иных элементов генома, и активации ранее молчащих генов. Целью нашего исследования было определение изменений паттерна метилирования генома вегетативных органов монокарпического растения Linum usitatissimum в зависимости от доз ионизирующего облучения и стадий онтогенеза.

Методы. Семена Linum usitatissimum облучали в широком диапазоне доз острого рентгеновского облучения. Растения выращивали в условиях вегетационного опыта. Объектом исследования служила ДНК, выделенная из корней проростков, а также из семядольных листьев на разных стадиях их онтогенеза и настоящих листьев нижнего яруса позднего вегетационного и раннего генеративного периода. Эпигеном исследовали методом рестрикционного анализа суммарной ДНК метилзависимыми рестриктазами. Каждый из образцов ДНК в количестве 1 мкг подвергали гидролизу в 20 мкл реакционной смеси, содержащей 10 ед. акт. метилзависимой рестриктазы в реакционном буфере, рекомендованном производителем, при температуре 370С в течение 2 ч. Продукты рестрикции анализировали в 1,7% агарозном геле.

Результаты. Было установлено, что в корнях проростков Linum usitatissimum самый высокий уровень метилирования по сайтам узнавания рестриктазы HpaII. В побегах того же возраста идентифицировано меньше модифицированных сайтов. Аналогичный уровень модификации присущ семядольным листьям. Но в ходе их онтогенеза в стареющих семядольных листьях происходит снижение числа модифицированных HpaII-сайтов. В настоящих листьях нижнего яруса в конце вегетационной фазы уровень метилирования выше, чем в семядольных листьях. В процессе старения листьев нижнего яруса происходит снижение метилирования, запускается другой эпигеном. Увеличение числа метилированных HpaII-сайтов в корнях и листьях начальной стадии онтогенеза наблюдалось в образцах, выращенных из облученных семян. По мере старения вегетативных органов растения происходило снижение метилирования HpaII-сайтов в облученных пробах за счет механизмов возрастного гипометилирования.

Выводы. Экспериментальные данные свидетельствуют о различии профилей метилирования ДНК разных вегетативных органов Linum usitatissimum в процессе онтогенеза. Облучение семян дозами острого рентгеновского облучения вызвало процессы дополнительного метилирования в корнях проростков и семядольных листьев на начальных стадиях онтогенеза. Повышение числа сайтов узнавания метилчувствительных рестриктаз носило временный характер и нивелировалось на более поздних стадиях развития растений, что объяснимо процессами гипометилирования, происходящими в геноме стареющих клеток. Это свидетельствует о способности эпигенома изменяться под действием повреждающих факторов внешней среды и внутренних деградационных процессов.