宋婕，王鶴潼，崔偉娜，孫梨宗，曹霞，何蕾，姜麗思，成智博，惠秀娟，臺培東，楊悅鎖，劉宛*

（1.遼寧大學環(huán)境學院，沈陽 110036；2.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所污染生態(tài)與環(huán)境工程重點實驗室，沈陽 110016；3.遼寧何氏醫(yī)學院，沈陽 110163；4.上海應用技術學院，上海 201418；5.沈陽農業(yè)大學，沈陽 110866；6.通遼市農業(yè)科學研究院蔬菜所，內蒙古 通遼 028000；7.沈陽大學區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復教育部重點實驗室，沈陽 110044）

Cd 脅迫誘導擬南芥幼苗DNA 損傷分析

宋婕1，2，王鶴潼3，崔偉娜2，4，孫梨宗2，曹霞5，6，何蕾2，姜麗思2，成智博2，惠秀娟1，臺培東2，楊悅鎖7，劉宛2*

（1.遼寧大學環(huán)境學院，沈陽 110036；2.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所污染生態(tài)與環(huán)境工程重點實驗室，沈陽 110016；3.遼寧何氏醫(yī)學院，沈陽 110163；4.上海應用技術學院，上海 201418；5.沈陽農業(yè)大學，沈陽 110866；6.通遼市農業(yè)科學研究院蔬菜所，內蒙古 通遼 028000；7.沈陽大學區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復教育部重點實驗室，沈陽 110044）

以擬南芥為供試植物，通過基于隨機引物擴增多態(tài)性（RAPD）法的DNA損傷分析，酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）法的DNA甲基化分析以及Real-time PCR的DNA損傷修復與細胞周期相關基因的表達分析，研究了Cd（0、0.125、0.25、1.0、2.5 mg·L-1）脅迫5 d的擬南芥幼苗DNA損傷、DNA損傷修復系統(tǒng)以及細胞周期對脅迫的響應。結果顯示，隨Cd濃度的增加DNA損傷加劇，全基因組甲基化水平較對照組顯著增加（P＜0.01或P＜0.05），細胞周期調控基因PCNA1、PCNA2，錯配修復（MMR）基因MLH1、MSH2、MSH6，非同源末端連接（NHEJ）標志基因KU70、MRE11、GR1，同源重組（HR）標志基因RAD51、BRCA1的表達均與Cd脅迫濃度呈明顯的倒U型劑量效應關系，DNA修復系統(tǒng)對Cd脅迫的敏感性依次為MMR＞HR＞NHEJ。該結果表明：輕度Cd脅迫主要引起DNA錯配損傷，并且該損傷易修復；隨著Cd脅迫的增強，會引起DNA斷裂與染色體損傷，損傷較難修復。另外，對Cd脅迫響應最敏感的MSH6、MLH1基因可作為表征Cd脅迫對于擬南芥遺傳毒性效應的有效生物標記物。

Cd；DNA損傷修復；DNA修復；細胞周期

2014 年，環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國受重金屬污染的耕地面積超過2000萬hm2，其中我國耕地土壤鎘（Cd）污染點位超標率達7%[1]。Cd具有極強的毒性及蓄積性，土壤中的Cd會在農作物中富集，通過生物放大和積累作用，對動物和人的腎、肝、肺、骨、生殖和免疫系統(tǒng)產生一系列損傷[2]。近年來，Cd對于生物的毒性，特別是遺傳毒性[3-5]已在全球范圍內引起廣泛關注。

目前，關于Cd的生態(tài)遺傳毒理研究已有很多報道，馬引力等[6]和張旭紅等[7]報道了Cd脅迫可對小麥和蠶豆造成不同類型的DNA損傷；Pierron等[8]發(fā)現，長期Cd脅迫會造成歐洲鱔魚的基因組甲基化水平升高，引起表觀遺傳損傷；本實驗室近年來研究發(fā)現，Cd脅迫會導致擬南芥幼苗基因組甲基化圖譜改變，引起表觀遺傳損傷[9-11]。雖有證據表明Cd脅迫會造成動、植物遺傳損傷，然而對Cd脅迫誘導植物DNA損傷修復機制的研究比較少。

研究表明，Cd對基因組穩(wěn)定性的損傷多為非直接的，而是通過引起氧化損傷以及對DNA修復系統(tǒng)酶系的抑制[12-13]，使大量未修復的DNA在細胞中積累并隨細胞周期大量復制，引起基因突變率和基因組不穩(wěn)定性升高[14]，最終導致細胞凋亡。植物針對不同類型的DNA損傷有多種修復途徑，如修復單核苷酸損傷的堿基切除修復和核苷酸切除修復途徑、錯配修復以及對雙鏈斷裂進行修復的非同源末端連接（Nonhomologousendjoining，NHEJ）和同源重組（Homologous recombination，HR）[15-16]。Jia等[17]報道了乙基甲磺酸誘導擬南芥jhs1幼苗中DNA損傷明顯，DNA修復相關的BRCA1、RAD51、GR1、KU70、MRE11基因表達明顯上調。但是，目前關于Cd脅迫對擬南芥HR和NHEJ系統(tǒng)基因表達的影響，國內外尚未見報道。

本文使用RAPD方法對Cd脅迫5 d的擬南芥幼苗DNA損傷情況進行了檢測。同時采用ELISA方法，探究了不同濃度Cd處理對擬南芥幼苗全基因組DNA甲基化的影響，并分析了多個DNA損傷修復以及細胞增殖相關基因的表達，首次在脅迫損傷、損傷后修復及細胞周期響應三個層面研究了Cd脅迫造成的擬南芥幼苗DNA損傷及其修復機制，并尋找對Cd脅迫敏感的生物標記物。

1 材料方法

1.1 供試材料的培養(yǎng)與處理

實驗選用擬南芥（Arabidopsis thaliana，哥倫比亞生態(tài)型）為材料。種子經10%次氯酸鈉及70%乙醇溶液消毒、滅菌，水中4℃春化24～48 h后，用含CdCl2（以Cd2+計）0、0.125、0.25、1.0、2.5 mg·L-1的0.5×M&S培養(yǎng)基（Caisson，美國，0.5%蔗糖）于21℃培養(yǎng)5 d，光暗周期為12 h/12 h，光強為3000 lx。每個處理重復3次。

1.2 核酸的提取

將相同處理長勢良好的整株幼苗進行混合后提取核酸[18-19]，使用北京康維世紀生物科技有限公司的新型植物基因組DNA提取試劑盒（CW0531）提取幼苗全基因組DNA；使用EZ-10 DNAaway RNA Miniprep Kit（生工，上海）提取全基因組RNA。所得DNA及RNA用Eppendorf BioPhotometer Plus核酸蛋白測定儀對其純度及含量進行檢測，用1%瓊脂糖凝膠電泳及Takara DL2000 DNA Marker進行含量校準。

1.3 RAPD分析

RAPD分析參照Liu等[9，20]的方法進行，對PCR條件略加優(yōu)化，引物選用Primer 3：5′-CTGCGCTGGA-3′；Primer 5：5′-CTGGGGCTGA-3′；Primer 9：5′-AAAGTGC GGC-3′；Primer11：5′-AGACCCAGAG-3′。

隨機引物擴增使用的PCR體系如下：80 ng DNA模板，0.5 μmol·L-1引物，0.2 mmol·L-1dNTP Mixture，1×PCR Buffer以及1 U LA Taq DNA聚合酶（寶生物，大連），并用ddH2O補足體系體積至25 μL。

PCR反應程序為：94℃預變性5 min，94℃60 s，38℃60 s，72℃90 s，循環(huán)35次，72℃延伸10 min。PCR產物用5%聚丙烯酰氨凝膠電泳（50%尿素）進行分離，經銀染后用Bio-Rad凝膠成像系統(tǒng)成像，并使用Image Lab（Bio-Rad）軟件對條帶進行分析。處理組與對照組比較，增加或缺失條帶記為1個多態(tài)性條帶，條帶亮度增加或減少一半以上，記為0.5個多態(tài)性條帶。同一個多態(tài)性條帶在3次重復中出現2次及以上記為有效多態(tài)性條帶。

1.4 全基因組甲基化率的測定

參照Keller等[21]的方法，使用5-mC DNA ELISA Ki（tZYMO，美國）建立標準曲線，并對各組幼苗全基因組DNA進行全基因組甲基化率分析。

1.5 Real-time PCR分析

使用PrimeScript R1st Strand cDNA Synthesis Kit（寶生物，大連）對所提取的RNA進行反轉錄，每個處理組取3 μg RNA合成相應的cDNA，用于后續(xù)的Real-time PCR反應，合成的cDNA于-20℃保存。

1.6 數據統(tǒng)計

數據結果采用SPSS 19.0軟件和Microsoft Excel 2013進行統(tǒng)計分析，組間比較采用單因素方差分析，結果表示為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 Cd脅迫對擬南芥幼苗根系生長的影響

如表2所示，對照組與處理組幼苗葉片數均為2。0.125 mg·L-1Cd對擬南芥幼苗根系生長有顯著的促進作用，根長誘導率為16.85%（P＜0.05）。0.25 mg· L-1Cd脅迫對幼苗根系的影響表現為促進生長，但與對照組并沒有顯著差異。高濃度處理組（1.0、2.5 mg· L-1Cd）對根系的生長表現出顯著的抑制效應，根系抑制率分別為52.56%（P＜0.05）和65.17%（P＜0.01）。

2.2 Cd脅迫導致擬南芥幼苗DNA損傷情況

圖1為Cd脅迫5 d的擬南芥幼苗基因組DNA使用隨機引物Primer 3、11擴增后的RAPD圖譜，在200～2000 bp范圍內，每條泳道均有10條以上條帶，適于進行RAPD分析。對4條隨機引物擴增圖譜中多態(tài)性條帶數量進行分析，結果如圖2所示。Cd脅迫處理5 d后，與對照組相比，0.125 mg·L-1Cd脅迫幼苗中可檢測出3條多態(tài)性條帶。隨著Cd脅迫濃度的增加，處理組中檢測到的多態(tài)性條帶數量有所增加，0.25、1.0、2.5 mg·L-1Cd處理組多態(tài)性條帶數量分別為10、12、17。

表1 實驗所用引物名稱及序列Table 1 Names and sequences of primers used in experiment

2.3 Cd脅迫對擬南芥幼苗全基因組甲基化的影響

如圖3所示，隨著Cd處理濃度的增加，擬南芥幼苗全基因組甲基化率有所增加，兩者呈現出良好的劑量效應關系。Cd脅迫5 d后，對照組全基因組甲基化率為20.19%；0.125 mg·L-1Cd處理組的全基因組甲基化率略高于對照組，但并無顯著差異；0.25 mg·L-1處理組全基因組甲基化率為25.94%，與對照組有顯著差異（P＜0.05）；1.0、2.5 mg·L-1Cd處理后擬南芥幼苗全基因組甲基化率分別為30.25%、32.30%，與對照組有極顯著差異（P＜0.01）。

表2 Cd處理對擬南芥幼苗葉片數、根長的影響Table 2 Effects of Cd on leaf numbers and root length of Arabidopsis seedlings

圖1 Cd脅迫5 d后擬南芥幼苗RAPD圖譜Figure 1 RAPD fingerprints of Arabidopsis seedlings exposed to 0～2.5 mg·L-1Cd for 5 d

圖2 Cd脅迫5 d后擬南芥幼苗DNA隨機引物擴增多態(tài)性Figure 2 Polymorphism variations detected by RAPD from Arabidopsis seedlings exposed to 0～2.5 mg·L-1Cd for 5 d

圖3 Cd脅迫5 d后擬南芥幼苗全基因組甲基化率Figure 3 Global methylation levels of Cd-induced Arabidopsis seedlings for 5 d

2.4 Cd脅迫對擬南芥幼苗基因表達的影響

本實驗采用實時熒光定量PCR方法，以UBQ10為看家基因，檢測擬南芥幼苗基因在不同濃度Cd脅迫5 d后的相對表達情況（以對照組各基因的表達量為100%）。如圖4A所示，在0.125 mg·L-1Cd脅迫下，PCNA1、PCNA2基因的表達量均顯著增加1.5倍左右；在Cd脅迫濃度為0.25 mg·L-1時，PCNA1基因表達量仍然顯著增加，而PCNA2基因與對照組相比并無顯著差異。1.0 mg·L-1Cd脅迫下，PCNA1、PCNA2基因的表達與對照組相比均無顯著性差異。Cd脅迫濃度增至2.5 mg·L-1時，兩個細胞周期相關基因的表達均受到明顯抑制，表達量僅為對照組的52.7%和66.6%。

擬南芥幼苗錯配修復基因MLH1、MSH2、MSH6在Cd脅迫5 d后表達情況如圖4B所示。Cd脅迫濃度為0.125 mg·L-1時，MLH1、MSH6的表達均增加至原來的1.5倍以上，MSH2的表達與對照組相比無顯著差異；0.25 mg·L-1Cd脅迫下，MLH1的表達與對照組并無顯著差異，MSH2、MSH6基因的表達與對照組相比仍然顯著增加；1.0、2.5 mg·L-1Cd脅迫下，3個錯配修復基因的表達均受到明顯抑制?？傮w上，隨Cd脅迫濃度的增加，錯配修復基因MLH1、MSH2、MSH6的表達均呈明顯的倒U型。

Cd脅迫5 d對擬南芥幼苗DNA損傷修復標志基因表達的影響如圖4C所示。5個基因的表達隨Cd脅迫濃度的增加均呈現倒U型劑量效應關系。RAD51、MRE11、KU70、BRCA1的表達最大值分別出現在0.125、0.25、0.25、1.0 mg·L-1，最大表達量分別為對照組的1.44、1.69、1.72、1.71倍。Cd脅迫濃度增至2.5 mg·L-1時，這4個基因仍然未表現出顯著的表達抑制，且BRCA1和KU70基因的表達量仍顯著高于對照組。GR1雖也呈現出相似的變化趨勢，但在0.25、1.0 mg·L-1Cd脅迫下表達量的變化與對照組相比并無顯著差異，在2.5 mg·L-1Cd脅迫下表現出明顯的表達抑制，表達量降至對照組的51.4%。

圖4 Cd脅迫5 d后擬南芥幼苗細胞周期和DNA損傷修復標志基因的表達情況Figure 4 Expression levels of marker genes from Cd-induced Arabidopsis seedlings for 5 d

3 討論

3.1 Cd脅迫誘導擬南芥幼苗DNA損傷

0.125～2.5 mg·L-1Cd處理組均檢測到多態(tài)性條帶（圖2），且隨著脅迫程度的增加，RAPD多態(tài)性條帶明顯增加，DNA損傷加重，二者呈劑量效應關系。這與Wang等[10]的結果雖略有不同，但趨勢一致。Cd脅迫15 d時，Wang等在0.25 mg·L-1及以下濃度Cd處理組未檢測到多態(tài)性，其可能原因一是本研究選用了擴增能力極強的LA Taq DNA聚合酶，使得RAPD圖譜中，同等處理條件下條帶更多且長片段居多，敏感性得以增強，更易檢測出DNA損傷。二是脅迫時間不同造成的差異：在低濃度Cd脅迫下，脅迫5 d后的幼苗中DNA損傷可能由于時間較短不能及時修復，而脅迫15 d后，由于錯配修復系統(tǒng)增強，錯配等輕損傷已經得到修復，導致5 d Cd脅迫損傷大于15 d；在高濃度Cd脅迫下，損傷涉及染色體損傷與分裂異常重組，較難恢復，而且修復系統(tǒng)同樣會受到抑制，還可激活跨損傷DNA合成機制[28]，導致15 d Cd脅迫擬南芥幼苗的DNA損傷顯著高于5 d Cd脅迫。

3.2 Cd脅迫誘導擬南芥幼苗全基因組超甲基化

植物全基因組甲基化水平是反映植物脅迫響應、基因組不穩(wěn)定性以及遺傳損傷的重要指標[29-30]。近年來研究發(fā)現，脅迫引起的全基因組甲基化改變既可以呈現超甲基化又可以表現為低甲基化[13]。在本研究中，隨著Cd脅迫濃度的增加，擬南芥幼苗全基因組甲基化率增加（超甲基化），且兩者呈明顯劑量效應關系。目前研究認為，全基因組超甲基化一般為低劑量毒害導致的生物脅迫響應。Pierron等[8]和Jiang等[31]報道了低劑量Cd能誘導歐洲鱔魚、人胚胎肺纖維組織母細胞全基因組甲基化水平升高。而全基因組低甲基化一般是遺傳嚴重損傷的表現，難于恢復或逆轉，并可激活跨損傷復制[32]，將損傷傳遞，最終導致細胞死亡或癌變。如Pogribny等[33]研究發(fā)現，輻射誘導的小鼠基因組低甲基化與DNA損傷修復有關；Silva等[34]研究表明，全基因組低甲基化與結腸直腸癌有關。然而，無論基因組呈現超甲基化或是低甲基化，都會增加基因組的不穩(wěn)定性，因為脅迫引起的改變本身比改變方向更為重要[35]。在本研究中，Cd脅迫幼苗雖都呈現超甲基化，但其劑量效應變化趨勢卻與RAPD結果一致，說明隨Cd脅迫的增強，遺傳損傷與基因組不穩(wěn)定性增加（圖2、圖3）。類似的結果在Cd脅迫誘導的蘿卜[36]中也有報道。

本實驗選用簡便、高效的ELISA試劑盒對全基因組甲基化率進行測定，與傳統(tǒng)的HPLC法、MSAP法以及本實驗室之前發(fā)展的MSAP-PCR方法[37]相比，更加快速、簡單，無需設計、篩選引物等。然而，缺點在于無法檢測出具體超甲基化及去甲基化的細節(jié)，只可檢測整體水平基因組甲基化情況，比較適合甲基化的快速檢測。

3.3 Cd脅迫誘導擬南芥幼苗DNA修復機制及細胞周期響應

增殖細胞核抗原（Proliferating cell nuclear anti gen，PCNA），是存在于所有真核生物細胞核中的一種蛋白復合物，是誘導細胞周期由G1期向S期轉變的標志基因之一[38]，在DNA合成與修復中也被作為常用的增殖標志物，檢測PCNA是研究細胞增殖活性與細胞周期的可靠方法[39]。在擬南芥中，PCNA的同源基因為PCNA1和PCNA2，二者均參與DNA修復及細胞周期調控過程。本研究中，在Cd脅迫濃度為0.125 mg·L-1時，這2個基因的表達均明顯增加（圖4A），隨后開始下降，到2.5 mg·L-1時表達受到明顯抑制，說明低濃度Cd脅迫促進擬南芥生長，隨著脅迫濃度增加開始出現生長抑制，與幼苗根系的生長一致（表2）。類似的結果在Cd脅迫60 h[40]的擬南芥幼苗中也有報道。

本研究通過分析DNA損傷修復相關基因的表達情況，從損傷后修復角度探索了Cd脅迫下擬南芥幼苗DNA損傷機制。本研究發(fā)現：（1）低濃度Cd脅迫可以引起擬南芥幼苗的DNA錯配損傷，由于該損傷可被MMR系統(tǒng)修復，因此MMR基因MLH1、MSH2、MSH6在0.125、0.25 mg·L-1Cd脅迫下表達顯著增加。雖然MMR系統(tǒng)在識別錯配后會激活DNA損傷檢驗點阻滯細胞周期，但由于脅迫濃度低、損傷小、易修復，導致細胞周期阻滯程度較低，而脅迫響應誘導了PCNA1、PCNA2基因的表達增加（S期DNA合成增加），反而代償了錯配損傷的細胞周期阻滯，而且進一步導致了細胞增殖加快，促進了擬南芥幼苗生長。（2）隨著Cd脅迫增加，誘導擬南芥幼苗產生染色體損傷和有絲分裂異常重組，表現在同源重組和非同源末端連接相關基因的表達增加；另外，因PCNA2基因表達降低，細胞周期開始出現阻滯，細胞分裂減弱，生長受到抑制（表2）。（3）當Cd脅迫濃度達到1.0 mg·L-1時，MMR基因表達受到明顯抑制，而BRCA1基因表達量達到最大值，說明此時錯配修復系統(tǒng)受到抑制，參與DNA損傷修復的是HR與NHEJ途徑。在最大濃度2.5 mg·L-1Cd脅迫下，所有修復與細胞周期相關基因表達均明顯下降（圖4），說明此時DNA損傷嚴重，可能修復基因本身或相關調控基因已經受到損傷，所有修復途徑均被抑制。這與本文中DNA損傷以及甲基化損傷在此濃度下明顯增加的結果一致。

3.4 DNA損傷修復基因表達作為對Cd脅迫敏感的生物標記物

生物標記物可準確高效地指示出生物體受到環(huán)境脅迫的情況，尋找敏感的生物標記物已成為當今污染診斷和脅迫毒理研究中的熱點之一[5，11]。本研究結果顯示，擬南芥幼苗在Cd脅迫5 d后，隨著脅迫濃度的增大，各損傷修復基因表達變化量以及達到峰值的先后順序為：MSH6、MLH1、RAD51、MLH2、MRE11、KU70、BRCA1、GR1。在對Cd脅迫敏感度上，DNA損傷修復系統(tǒng)總體表現為MMR＞HR＞NHEJ。其中，MSH6和MLH1基因在0.125 mg·L-1Cd脅迫下表達差異最顯著，均在1.5倍以上。MSH2雖然有著最顯著的表達差異，但其峰值出現在0.25 mg·L-1，在敏感性上弱于MSH6、MLH1基因。這可能是因為MSH2與MSH6共同形成MutLα復合體，而MSH6基因有研究證明是Cd的脅迫靶位點[41]，從而導致MSH6的敏感性高于MSH2。綜合本研究檢測的8個DNA損傷修復基因在對Cd脅迫敏感性與響應顯著性上的表現，MSH6、MLH1基因可作為擬南芥中對Cd脅迫敏感的生物標記物。

4 結論

（1）Cd（0.125～2.5 mg·L-1）脅迫5 d后，脅迫濃度越大，擬南芥幼苗受到的DNA損傷和表觀遺傳損傷越嚴重。

（2）在對Cd脅迫敏感度上，擬南芥DNA損傷修復系統(tǒng)總體表現為MMR＞HR＞NHEJ。輕度Cd脅迫主要引起DNA錯配損傷，同時促進生長。隨著Cd脅迫濃度的增大，會引起DNA斷裂與染色體損傷，從而造成細胞周期阻滯與生長抑制。

（3）本文檢測的細胞周期及DNA損傷修復基因的表達均與Cd脅迫濃度的增加呈明顯的倒U型劑量效應關系。根據各損傷修復基因表達變化量以及達到峰值的先后順序，擬南芥幼苗MSH6、MLH1基因的表達對Cd脅迫最為敏感，可作為檢測Cd脅迫對植物遺傳毒性效應的敏感生物標記物。

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Analysis of Cd-induced DNA damage in Arabidopsis seedlings

SONG Jie1,2,WANG He-tong3,CUI Wei-na2,4,SUN Li-zong2,CAO Xia5,6,HE Lei2,JIANG Li-si2,CHENG Zhi-bo2,HUI Xiu-juan1,TAI Peidong2,YANG Yue-suo7,LIU Wan2*
（1.School of Environmental Science,Liaoning University,Shenyang 110036,China;2.Key Laboratory of Pollution Ecology and Environmental Engineering,Institute of Applied Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China;3.Liaoning He University,Shenyang 110163,China;4.Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China;5.Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China;6. Institute of Vegetable Science,Tongliao Academy of Agricultural Sciences,Tongliao 028000,China;7.Laboratory of Ecological Restoration of Polluted Environment and Resource Technology,Shenyang University,Shenyang 110044,China）

DNA damage assay based on RAPD,ELISA-based global methylation analysis,and expression analysis of genes related to DNA damage,repair,and cell cycle were used to study genomic DNA damage and stress response of DNA repair and cell cycle in Arabidopsis plantlets exposed to 0,0.125,0.25,1.0 mg·L-1and 2.5 mg·L-1cadmium（Cd）for 5 d.Compared with the control,DNA damage and global methylation rate were increased significantly with the increased Cd dose,and expression of cell division genes（PCNA1 and PCNA2）, MMR genes（MLH1,MSH2 and MSH6）,homologous recombination genes（RAD51 and BRCA1）,and non-homologous end joininggenes（KU70,MRE11 and GR1）were followed an obvious inverted U-shaped dose-response effect of Cd exposures and a MMR＞HR＞NHEJ sensitivity rule.The results showed that low-dose Cd result in easy-repaired mismatch damage,and high-dose Cd stress cause difficult-repaired chromosome damage and double strand break,which could accumulate and aggravate with the stress duration.In addition,the expression of MSH6 and MLH1 is the most sensitive indicator which could be a sensitive biomarker,applied to early diagnosis and risk assessment of genotoxic effects of Cd pollution in ecotoxicology.

Cd;DNA damage;DNA repair;cell cycle

X171.5

A

1672-2043（2017）04-0635-08

10.11654/jaes.2016-1467

2016－11－21

宋婕（1990—），女，遼寧沈陽人，碩士研究生，從事分子生態(tài)毒理學研究。E-mail：joy_cpu@126.com

*通信作者：劉宛E-mail：liuwan63@hotmail.com

國家自然科學基金項目（21677151，41673232，41472237）；國家重點研發(fā)計劃課題（2016YFD0800305）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（21677151，41673232，41472237）；The National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China（2016YFD0800305）

宋婕，王鶴潼，崔偉娜，等.Cd脅迫誘導擬南芥幼苗DNA損傷分析[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2017,36（4）：635-642.

SONG Jie,WANG He-tong,CUI Wei-na,et al.Analysis of Cd-induced DNA damage in Arabidopsis seedlings[J].Journal of Agro-Environment Science, 2017,36（4）:635-642.