MSH2 and MSH6 in Mismatch Repair System Account for Soybean (Glycine max (L.) Merr.) Tolerance to Cadmium Toxicity by Determining DNA Damage Response

MSH2 MSH6型 甘氨酸 毒性 DNA错配修复 化学 DNA损伤 DNA修复 DNA 生物化学 氨基酸 有机化学
作者
Qiang Zhao,Hetong Wang,Yanli Du,Hilary J. Rogers,Zhixin Wu,Sen Jia,Xingdong Yao,Futi Xie,Liu Wan
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:68 (7): 1974-1985 被引量:31
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.9b06599
摘要

Our aim was to investigate DNA mismatch repair (MMR) genes regulating cadmium tolerance in two soybean cultivars. Cultivars Liaodou 10 (LD10, Cd-sensitive) and Shennong 20 (SN20, Cd-tolerant) seedlings were grown hydroponically on Murashige and Skoog (MS) media containing 0–2.5 mg·L–1 Cd for 4 days. Cd stress induced less random amplified polymorphism DNA (RAPD) polymorphism in LD10 than in SN20 roots, causing G1/S arrest in LD10 and G2/M arrest in SN20 roots. Virus-induced gene silencing (VIGS) of MLH1 in LD10-TRV-MLH1 plantlets showed markedly diminished G1/S arrest but enhanced root length/area under Cd stress. However, an increase in G1/S arrest and reduction of G2/M arrest occurred in SN20-TRV-MSH2 and SN20-TRV-MSH6 plantlets with decreased root length/area under Cd stress. Taken together, we conclude that the low expression of MSH2 and MSH6, involved in the G2/M arrest, results in Cd-induced DNA damage recognition bypassing the MMR system to activate G1/S arrest with the assistance of MLH1. This then leads to repressed root growth in LD10, explaining the intervarietal difference in Cd tolerance in soybean.
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