Изучение связи эпигенетического полиморфизма семян кукурузы с адаптивным потенциалом проростков при остром УФ-С облучении

 

Д. А. Соколова, Г. С. Венгжен, А. П. Кравец

 

Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев

 

Проведено изучение связи  эпигенетического  полиморфизма семян, проявляющегося в значительном  исходном различии профилей метилирования ДНК и скорости прорастания,   и адаптации к УФ-С  облучению проростков кукурузы. На основании изучения трех показателей - выхода нестабильных хромосомных аберраций в меристематических тканях, изменений профилей метилирования транскрибируемой и сателлитной ДНК, показано, что проростки из медленно и быстро прорастающих семян, имеющие различный исходный эпигеном, по-разному реагируют на повторяющееся стрессовое воздействие. У проростков из быстро прорастающих семян адаптация формируется; у проростков из медленно прорастающих семян при исследованном режиме воздействия адаптивная реакция отсутствует. При этом наблюдаются значительные различия в перестройке паттернов метилирования сателлитной и транскрибируемой ДНК как у проростков из быстро, так и медленно прорастающих семян.

Проведен корреляционный анализ между двумя  показателями – изменениями выхода хромосомных аберраций и изменения профиля метилирования транскрибируемой и сателлитной  ДНК проростков кукурузы. Установлена высокая значимая статистическая   зависимость между вариациями по четырем градациям   профилей метилирования ДНК и  выходом хромосомных аберраций.

Данные корреляционного анализа указывают на существование количественной взаимосвязи  между изменениями профилей метилирования ДНК и выходом хромосомных аберраций, а также на то, что плотность этой взаимосвязи по разным градациям варьирования профиле метилирования зависит:

1) от окружения метилированного цитозина, что связано с типом сайтов рестрикции того или иного фермента; 

2) принадлежности проростков к определенной эпигенетической группе.

Эти результаты могут быть отражением:

а) неслучайности паттерна возникновения двойных разрывов ДНК, что является основой возникновения хромосомных аберраций;  

б) последующих  разнообразных изменений конформации хроматина в целом, что делает возможным включение/стимуляцию различных защитных и восстановительных процессов за счет изменения доступности транскрибируемой части ДНК транскрипционным факторам.

в) взаимодействия а) и б) групп факторов.

Полученные результаты свидетельствуют, что в ответных реакциях растительной клетки на стресс изменение профилей метилирования  ДНК участвует  в разнообразных индуцибельных формах защиты через конформационные перестройки.