Ultraviolet radiation-induced DNA damage in bryophytes: what is already known and new results on rapid repair in a liverwort in an artificial diel cycle.

Abstract

We studied, under laboratory conditions, the diel variations of DNA damage in response to changes in ultraviolet (UV) radiation in the liverwort Jungermannia exsertifolia subsp. cordifolia. The samples were exposed to three radiation regimes: P (only photosynthetically active radiation, PAR), PA (PAR + UV-A), and PAB (PAR + UV-A + UV-B). The day was divided in four periods: darkness, a first low-PAR period, a high-PAR plus UV period, and a second low-PAR period. After 15 days of culture, we measured the amount of thymine dimers in the four periods of the day on two consecutive days. DNA damage was significantly stronger in PAB than in P and PA samples, which corroborates the fact that it is a good and considerably specific biomarker of artificially enhanced UV-B. The diel changes in DNA damage consisted of a significant increase in thymine dimers at the end of the period of high-PAR plus UV, followed by a quick and complete repair after UV cessation and the instauration of low-PAR. These diel changes occurred much more clearly in PAB samples than in PA and P samples, and thus the differences in DNA damage were mainly due to UV-B. The low amount of thymine dimers produced and the rapid repair indicated that the UV-B levels applied caused little DNA damage in this liverwort, which is well adapted to those UV-B levels. This is the first time in which diel variations in DNA damage in response to artificial changes in UV-B are detected in a liverwort. Se han estudiado, en condiciones de laboratorio, los daños producidos en el ADN de la hepática Jungermannia exsertifolia subsp. cordifolia por exposición a la radiación ultravioleta (UV) a lo largo de ciclos diarios artificiales de 24 horas. Las muestras se expusieron a tres regímenes de radiación: P (con sólo radiación fotosintéticamente activa, PAR), PA (PAR + UV-A), y PAB (PAR + UV-A + UV-B). El día se dividió en cuatro periodos: oscuridad, un primer periodo de baja PAR, un periodo de alta PAR más radiación UV, y un segundo periodo de baja PAR. Después de 15 días de cultivo, se midió la cantidad de dímeros de timina en los cuatro periodos del día en dos días consecutivos. Los daños en el ADN fueron significativamente mayores en las muestras PAB que en las P y PA, lo que confirma que es un biomarcador bueno y considerablemente específico del aumento artificial de la radiación UV-B. Con respecto a los cambios en el ciclo diario, el número de dímeros de timina aumentó significativamente al final del periodo de alta PAR más radiación UV, y posteriormente se produjo una reparación rápida y completa de los daños tras el apagado de la radiación UV y la instauración del segundo periodo de baja PAR. Estos cambios fueron mucho más claros en las muestras PAB que en las P y PA, por lo que las diferencias en los daños al ADN se debieron principalmente a la radiación UV-B. La baja cantidad de dímeros de timina producidos y la rapidez de la reparación indican que los niveles de radiación UV-B aplicados provocaban pocos daños en el ADN de esta especie, que por lo tanto está bien adaptada a dichos niveles. Ésta es la primera vez que se detectan variaciones en los daños al ADN de una hepática en respuesta a cambios artificiales de UV-B a lo largo del ciclo diario.