Rejoining of DNA double-strand breaks and clastogenic effects in higher-plant tobacco cells irradiated with rays

線照射した高等植物タバコ細胞におけるDNA2本鎖切断の修復と微小核の生成

横田 裕一郎; 和田 成一*; 田中 淳; 鳴海 一成

Yokota, Yuichiro; Wada, Seiichi*; Tanaka, Atsushi; Narumi, Issei

高等植物の多くは放射線にとても強いことが知られている。本研究では、植物の放射線耐性メカニズムを明らかにする研究の一環として、線照射したタバコ細胞において、DNA2本鎖切断(DSB)の修復カイネティクスをパルスフィールドゲル電気泳動法で定量的に解析するとともに、微小核生成頻度を測定した。タバコ細胞で観測されたDSBの修復カイネティクスは、チャイニーズハムスター細胞を用いた対照実験での結果とほぼ一致し、DSB修復能力は両細胞間で差がなかった。微小核生成頻度は照射後2日目に最大となり、コロニー形成法により求めた半致死線量照射時の微小核生成頻度は40%近くに達した。哺乳動物細胞では、半致死線量照射時の微小核生成頻度は、おおむね30%以下であることから、タバコ細胞は、放射線による染色体異常誘発効果に比較的寛容であると考えられた。

There is an interesting but still-unsolved issue in radiation biology: a part of higher plants show high radiation tolerance. In this study, we investigated the rejoining ability of DNA double-strand breaks (DSBs) in tobacco cells by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) assay and clastogenic effects by micronucleus (MN) assay. In the PFGE assay, an equal level of DSB rejoining ability was observed between tobacco cells and Chinese hamster cells. We monitored MN formation in tobacco cells and found that the rate (cells having at least one MN per observed cells) reached the maximum at 2 day-post-irradiation (DPI). The MN formation rate at 2 DPI increased with ray dose and was 40 % at LD (27.4 Gy). In mammalian cells irradiated with LD of rays, MN formation rates are generally 30 % or less. In summary, tobacco cells are permissive to clastogenic effects of ionizing radiation, and this appears to contribute the radiation tolerance.