两个水稻品种镉积累相关基因表达及其分子调控机制

内源小干扰RNAs (small interfering RNAs,siRNAs)和DNA甲基化在植物生长发育和适应环境胁迫中调控基因的表达.对于植物来说,镉(Cadmium,Cd)是一种非必需且具有毒性的元素.为研究DNA甲基化和siRNAs在水稻(Oryza sativa L.) Cd积累相关基因表达调控方面的作用,比较了Cd高积累品种(秀水110)和Cd低积累品种(秀水11)中Cd积累相关基因的表达情况.结果表明,在秀水110和秀水11叶片中,除植物Cd抗性蛋白(plant cadmium re-sistance protein,PCR)基因家族成员OsPCR1的表达水平呈现出显著的差异外,其他Cd积累相关基因的表达水平不存在显著的差异.说明OsPCR1基因可能参与调控水稻体内Cd的积累.利用荧光实时定量PCR (qRT-PCR)技术研究了水稻叶片中siRNA表达水平在水稻5个不同生长发育期中的变化情况.数据显示水稻叶片中与OsPCR1基因外显子2匹配的siRNA的丰度和OsPCR1基因的表达水平呈负相关.进一步利用McrBC-qRT-PCR技术研究OsPCR1基因外显子2甲基化水平在水稻5个不同生长发育期中的变化情况表明,在Cd处理条件下水稻叶片中OsPCR1基因外显子2甲基化水平和该基因的表达水平也呈负相关.说明,在水稻体内Cd积累的过程中,该siRNA和OsP CR1基因外显子2甲基化可能参与调控OsPCR1基因的表达.这些结果对于研究OsPCR1基因的功能和培育Cd低积累水稻品种具有重要的理论指导意义.