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HR|南京农业大学柳李旺研究团队利用qRT-PCR揭示了褪黑激素诱导金属转运蛋白和抗氧化基因 DNA 去甲基化减轻萝卜植物铅胁迫
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发表时间：2021-06-15 13:07:38
褪黑激素 (MT) 是一种色氨酸衍生的天然产物，在植物对包括重金属 (HMs) 在内的非生物胁迫的反应中起着至关重要的作用。然而，外源性 MT 如何在萝卜的甲基化和转录水平上介导铅 (Pb) 积累和解毒仍然难以捉摸。
6月1日南京农业大学园艺学院作物遗传与种质改良国家重点实验室柳李旺研究团队在Horticulture Research发表了一篇名为“Melatonin-induced DNAdemethylation of metal transporters and antioxidant genes alleviates lead stressin radish plants”的文章，揭示了褪黑激素诱导的金属转运蛋白和抗氧化基因的 DNA 去甲基化减轻了萝卜植物的铅胁迫
在这项研究中，在萝卜中检测到在 MT 处理下 Pb 积累减少和抗氧化酶活性增加。首先生成了铅胁迫 (Pb200) 和铅加 MT 处理(Pb_50MT) 下 DNA 甲基化的单碱基分辨率图。在铅胁迫下全基因组甲基化水平增加，而在 MT 处理下观察到 DNA 甲基化的整体丧失。Pb_50MT和Pb200之间的差异甲基化区（DMR）相关基因在离子结合方面有独特的富集，包括阳离子结合、铁离子结合和过渡金属离子结合。
在 Pb_50MT 处理下，Pb200 和Control 之间的 Hyper-DMR 表现出甲基化降低的趋势。一些关键的上调抗氧化基因（例如，RsAPX2、RsPOD52和RsGST）在 MT 处理下表现出降低的甲基化水平，这使萝卜植物能够清除铅诱导的活性氧 (ROS) 并减少氧化应激。值得注意的是，几个具有低甲基化的 MT 诱导的 HM 转运蛋白基因（例如，RsABCF5、RsYSL7和RsHMT）和转录因子（例如，RsWRKY41和RsMYB2）参与了减少萝卜根中铅的积累。这些发现有助于全面阐明 MT 介导的萝卜和其他块根蔬菜作物中铅积累和解毒的分子机制。
MT处理对萝卜中 Pb 胁迫的影响
a铅含量的变化（mg g -1 DW），DW：干重。
b不同浓度 MT 处理下根和叶的重量，FW：鲜重。
c、d褪黑激素诱导的抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 和谷胱甘肽还原酶 (GR) 活性的变化。
e萝卜在无铅（对照）、铅胁迫（Pb200）和铅胁迫下 50 μM MT 处理（Pb_50MT）下的生长条件。
不同字母的列表示根据邓肯多重极差检验在P < 0.05处差异显着
响应铅胁迫的 HM 相关基因的表达和甲基化分析
a HM 相关基因和 TF 的表达和 DNA 甲基化水平。
b通过 RT-qPCR 检测不同处理下 Pb 相关基因和脱甲基酶基因的表达水平。
通过配对双尾学生t检验确定统计显着性，* P < 0.05；** P < 0.01；*** P < 0.001；ns：不显着
铅 (Pb) 是最普遍和最危险的金属污染物之一，对植物具有高毒性，并在整个食物链中造成严重的健康问题。褪黑激素 (MT) 已被证明在增强植物对 HM 胁迫的耐受性方面发挥着关键作用。萝卜作为全球主要的块根蔬菜作物，已被证明在研究块根和块茎作物的根系 HM 积累和耐受性方面具有重要意义. 然而，尚未在萝卜中进行 DNA 甲基化水平的系统研究，特别是在 MT 的应用下。在本研究中，利用RNA-seq 和qRT-PCR等技术探讨了 Pb 应激和 MT 处理对 DNA 甲基化和表达水平之间关联的影响。据我们所知，这是第一项调查和表征根甲基化组变化以及 MT 在降低萝卜铅毒性中作用的研究。
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