Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРЫ СОЦВЕТИЯ YARABIDOPSIS THALIANA (L.) HEYNH.

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРЫ СОЦВЕТИЯ YARABIDOPSIS THALIANA (L.) HEYNH."



На правах рукописи

Ленин Алексей Александрович

АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРЫ СОЦВЕТИЯ У ЛгаЫс1орж ОшНана (Ь.) НЕУГЧН.

Специальность: 03.00.15 — «Генетика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 2003

Рабата выполнена на кафедре генетики биологического факультета Московского Государственного Университета им. М .В Ломоносова.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор биологических наук, доцент

ТА. Ежова.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор биологических наук, профессор доктор биологических наук, профессор

Л. А. Лутова, В .Б. Иванов.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН.

Защита состоится «

»

2003 г. в

на заседании

диссертационного совета Д 002.214.01 при Ид статуте общей генетики им. НЛЗавилоаа РАН по адресу: 119991, Москва, ул. Губкина, д. 3. Факс: (095) 132-89-62.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН по адресу: 119991, Москва, д. 3.

Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Г.Н. Полухина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшими процессами в онтогенез« растений являются развитое цветоноса и цветка. Наиболее активно изучение генетического контроля этих процессов проводится на модельном объекте — Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Это растение принадлежит к семейству Cruci/erae, характерным признаком которого является структура цветоноса в виде открытой эбракгеозной кисти, т.е. без терминального и ветка и пр тщетных листьев (брактей). Считается, что такой, тип соцветия у подавляющего числа видов данного семейства возник вследствие редукции этих структур у единого предка. Знание генетических основ подобных преобразований является необходимым для понимания закономерностей процессов формирования больших таксономических груш растений. Одним из наиболее перспективных подходов для изучения генетических основ морфологической эволюции является анализ мутантов с нарушением развития признаков, характерных для родов и семейств (Coen, Nugent, 1994; Ваши, 1998).

Недавно с помощью химического мутагенеза на кафедре генетики МГУ был выделен мутант, характеризующийся структурой цветоноса в виде : закрытой брактеозной кисти. Он был назван braclea (bra) (от лат. bractea - ггрицветный лист). Генетический и морфологический анализ мутанта bra, а также изучение взаимодействия гена BRA с другими генами, контролирующими развитие соцветия у A. thaliana^ позволяет не только определить роль гена BRA в регуляции развития структуры соцветия, но и понять возможные механизмы формирования открытого эбрактеозного соцветия у предковых форм семейства Cruci/erae.

При анализе морфологии одиночных и двойных мутантов, который проводиться для изучения генетического контроля развития растений, одной из важнейших задач является точное описание различных структур. Эта задача возникает в связи с необходимостью точного определения функций гена (генов), невозможного без детального понимания структуры признака (признаков), развитие которого он контролирует. Точная характеристика морфологии возможна только при наличии системы описания, учитывающей особенности строения и развития растений. Последняя может служить основой для построения математических моделей генетического контроля развития. Точность осуществляемого моделью прогноза является основой для оценки адекватности предложенных принципов описания.

Цели исследование: 1) морфологическое и генетическое изучение мутанта bra для определения роли, гена BRA в регуляции типа соцветия у A. thaliana; 2) разработка принципов формального описания структуры побега и генетического контроля развития растений.

Задачи исследования: 1) морфологический и генетический анализ мутанта bra\ 2) локализация гена BRA на классической и молекулярно-генетической карте А. thaliana; 3) разработка формального подхода к описан!по побега высших растений дм создания имитационной модели развития; 4) [ сравнение i (гуедска^аний

осуществляемых моделью с реальными структурами дня проверки адекватности предложенного подхода; 5) изучение взаимодействия гена BRA с генами, контролирующими тип соцветия у A. thaliana, с применением разработанных методой формального подхода к описанию структуры растения. ■ •

Новизна диссертационной работы. Впервые провезен морфологический и генетический анализ мукшта bra. который показал, что ген BRA контролирует формирование открытого эбрактеозного соцветия у Л. thaliana. Определена локализация гена BRA на фюической карте A. thaliana. Изучение взаимодействия гена BRA с генами, контролирующими тип соцветия, позволило уточнить пут генетическою контроля развития структуры соцветия у Л. thaliana.

Установлено, что необходимым условием для формирования терминального цветка является наличие развитого листа в узле, предваряющем терминальный цветок, т.е. показана невозможность формирования закрытого эбрактеозного соцветия.

Впервые предложен формальный подход к описанию генетических и морфологических данных по развитию побега у цветковых растений. Правильность подхода подтверждена анализом созданных на его базе математических моделей. Благодаря применению формального подхода к анализу мутантов с нарушением развитая цветка показано, 410 у мутанта ag и аллелей ар2 с сильной экспрессивностью мутангного прюнака не наблюдается гомеозисных замен.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в возможном использовании предложенных принципов формального описания для создания комплексной имитационной модели развития цветковых растений. Разработанные принципы позволяют производить более корректное выделение признаков при описании растений в процессе проведения генетического анализа.

Благодаря изучению мутанта bra показала сопряженность признаков наличия брактей в соцветии и развития терминального цветка. Обнаруженный конструкционный запрет на формирование закрытого эбрактеозного соцветия является существенным при анализе соцветий многих видов растений.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на четырех Российских и четырех международных конференциях: International Conference "Ccnetic collections, isogenic and alloplasmic lines", Novosibirsk, 2001; съезде ВОГиС, Санкт-Петербург, февраль 2000 г, VII международной молодежной конференции ботаников, Санкт-Петербург, май 2000; первой конференции памяти Г. Менделя, Москва, февраль 2001; второй международной конференции но анатомии и морфолопш растений, Санкт-Петербург, октябрь 2002; П конференции МОГиС «Актуальные проблемы генетики», Москва, февраль 2003; V съезде общества физиологов растений, Пенза, сентябрь 2003; I6ft International Symposium "Biodiversity and Evolutionary Biology", Frankfurt am Main, September 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать работ.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, три главы, заключение, выводы и список литературы (120 наименований). Материал изложен на 136 страницах, содержит 21 таблицу и 56 рисунков.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе были использованы следующие линии Л, thaUana-.

- из коллекции кафедры генетики: линия К-19 — растения расы Dijon; линия М-43, содержащая мупшшо bra в гетерозиготном состоянии; линия К-217, содержащая мутацию va/(аллель apetalcû с сильной экспрессивностью мутантного признака); линия К-8 - растения расы Columbia; линия К-200, содержащая мутацию ар! (аллель apl-l);

- ю коллекции Института генетики растений г. Гатерслебен: маркерная линия mm-4, содержащая три мутации (вр2, ccr2t ftp);

- m коллекции Arabîdopsis Biological Resource Centre at Ohio State (ABRC): линия CS 6235, содержащая мутацию leafy (аллель }Jy-S)\ линия CS 6275, содержащая мутацию termina} flower} (аллель tfll-Il); линия CS 25, содержащая мутацию agamous; линия, содержащая конститутивно экспрессирующийся ген АР] под кошродем промотора 35S РНК вируса мозаики цветной капусты.

Растения A. thalUma выращивали в асептических условиях на агарюованной среде Квитко (Квитко, i960) или в смеси почвы и песка (2:1) при 16 часовом (ДЦ) или 8 часовом (КД> дне при интенсивности освещения 4000 лк и температуре 23 26 еС.

Морфологическое описание проводили одномоментно после развития терминального цветка (группы) у всех формирующих сто растений. Для исследования структуры органов использовали сканирующий электротшй микроскоп S-405A фирмы Hitachi (Япония) с ускоряющим напряжением 15кВ.

При оценке результатов дигибридных скрещиваний мутанта bra с маркерными линиями использовали формулы для криптомерии (Серебровский, 1970) с изменениями* учитывающими наличие отбора против гамет несущих мутащтшй аллель bra.

Выделение ДНК проводили no (Dellaporta et al., 1983) с модификациями. Полимеразную цепную реакцию проводили в соответствии с протоколами фирмы Силекс; программа: 95o- 2'30", 1 цикл; 93е- 045", 58°- 1'00-,72°-2',00', 28 циклов; 72в-5',00", 1 цикл. Обработка эндонуклеаздми рестрикции осуществлялось в соответствии с протоколами к аналитическим паспортам фирмы СиС-Энзим. Разделение фрагментов проводилось методом гель-электрофореза в 2% агарозном геле при напряженности поля 5 В/см,

Частоту рекомбинации при картировании по молекулярным маркерам рассчитывали по формуле (Komneef, Stain, 1987) г = p/(p+q), где р - число рекомбинантпых, q - число нерекомбинангиых хромосом. Ошибка частоты рекомбинашш рассчитывалась как = -Jpq{p+q)l{p + 2qf

Расположение органов в цветках A. thaUana, Leptdium rudtrale и др. анализировали методом диаграмм (Eichler, 1875).

з

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1, Генетический її морфологический анализ мутанта bra Влияние мутации bra на развитие побега у A. ihallarta. В норме A. thaliana образует соцветие в виде открытой эбрактеозной кисти. У мутанта bra формируется соцветие в виде закрытой брактеозной кисти, то есть развиваются два новых типа структур — брактеи и терминальный цветок (Ежова, Пенни, 2000). При инициации цветения вначале происходит образование брактеи, а затем в ее пазухе формируется цветок, по числу и положению органов не отличающийся от цветка растений дикого типа. При этом наблюдаются отклонения в структуре самих органов; происходит недоразвитие перегородки ' между плодолистиками, отсутствуют рыльце и столбик, пыльники не раскрываются. Вследствие этого растения, гомозиготные по мутантному оллелго, стерильны. Лепестки цветков имеют зеленоватую окраску.

Брактеи сопровождают все формирующиеся у мутанта bra цветки (рис. I). Цветоносы мутанта более чем в 90 % случаев терм инадизукггея цветком (рис. 2).

/

( <да, )

"ч О J'

' І!

Рве. t. Латеральный цветок мутанта bra с тетрамерным околоцветником, сопровождающий« брактеей: а) фотография (Gap 400 мхм); 6) диаграмма

Фенотип мутанта свидетельствует о том, что геи бДЛ" отвечает за редукцию брактеи и терминального цветка. Поскольку брактеи и органы терминального цветка являются преобразованными фнлломами, расположенными на одной оси,-функцию гена можно определить какредукцшо фияломов на оси соцветия.

Поскольку у мутанта происходит терминация развития главной оси соцветия, сопряженная с образованием терминального цветка; еще одной, функцией гена является поддержание способности апикальной меристемы (AM) соцветия к пролиферации. _

л

Рве. 2. Терминальный цветок мутота Ьга с пентамеркым околоцветником: о) фотография (бар 400 мхм); й) диаграмма. Виден последний стеблевой/і нет с трихочами

У мутанта наблюдается изменение скорости развития по сравнению с растениями дикого типа: 1) мутантные растения зацветают на 10*14 дней позже растений дикого типа; 2) у мутанта происходит сокращение количества вегетативных узлов цветоноса по сравнению с растениями дикого гала (табл. 1). Таким образом, мутангное растение проходит меньшее количество циклов закладки примордиев на оси соцветия, перед тем как программа развития пазушной меристемы переключится с вегетативной на фдоральную. Это, а также образование терминального цветка свидетельствует об ускорении перехода к цветению. При этом у мутанта Ьга не происходит изменения количественных параметров при выращивании в условиях разных фотопериодов (табл. 1), то есть наблюдается нарушение реакции на фотопериод.

Таблица 1. Сравнительна* морфологическая характеристика растений дикого типа н мутанта ¿та в условиях разных фотопериодоа

Линия Число розеточних листьев Число стеблевых лиспъеа Число цветков

ДД КД , дд кд ДД КД

Дикийтип 7.1 ±0,6 12.8 ±1.6 2.1 ±0,4 5.6 ±1.2 26 ±5.7 36 ±7.2

Ьга 6.9 ± U 7.5 ± 0.9 1.8± 0.3 1.9 ±0.8 7.0 ±2J 7.6 ±3.1

Растения, гомозиготные по мутантному аллелю, имеют и другие нарушения развития. Высота цветоноса составляет всего 5*7 см, то есть 20-КЇ0 % от высоты цветоноса растений дикого типа (20+25 см). Размер листьев розетки мутаїгта также в 4+6 раз меньше, чем у дикого типа. Исследование структуры эпилермальных клеток листьев мутанта Ьга с помощью сканирующей электронной микроскопии

показало, что клетки мупигпшх растений в 5+7 раз меньше клеток растений дикою типа, что И является причиной уменьшения линейных размеров"мутанте.

Ускорение времени перехода к цветению па фоне потери реахции на фотопериод свидетельствует о возможном участии гена в передаче светового сигнала. Замедление развития растения при нарушении " контроля клеточных делений и дифференшфоеки, приводящих к изменению линейных размеров растения и развитию брактей, может свидетельствовать о том, что механизм действия гена связан с регуляцией клеточных делений.

Характер наследования мутации bra. Установлено, что все морфологические изменения, обнаруженные при изучении мутанта Ьга, наследуются сцеплено. Результаты анализа поколения Fj: растений дикого типа — 533 (83.5 %), мугантиых растений - 105 (16.5 %). Среди растений дикого тина поколения Fj наблюдается достоверное отклонение от ожидаемого расщепления (одна часть гомозигот по дикому аллелю и две части гегерозигот) при моногенном контроле признака: 54 гомозиготы но дикому аллелю (46 %) и 62 гетерознготы (54 51). Таким образом, дефицит мутантов возникает вследствие наличия гаметического отбора против гамет, несущих мутаптный аллель (0.6 BRA!0.4 ¿го). Поскольку опыление проводилось пыльной растений, гетерозиготных по мутантаому гену, и наблюдалось наследование признака, можно сделать вывод о ядерной локализации гена.

Локализация гена BRA. На генетическом фоне bra выявление многих маркерных признаков затруднено, поэтому для определения сцепления генов использовались соотношения для криптомерии (Серебровский, 1970). Вследствие того, что исследования выявили присутствие гаметического отбора против мутантного аллеля Ьга, в формулы были внесены соответствующие изменения: с1 + + 2с + 4 - 7w/(w + m) » 0, где с — irpoueirr кроссинговера, w - количество растений дикого ища, m - количество растений с фенотипом маркера. Положительное решение этого уравнения соответствует величине сцепления генов.

Показано, что ген BRA локализован в хромосоме 4 A. thaïiana. Его положение уточнено с помощью анализа поколения Fi от скрещиваний растений, гетерозиготных по Ьга, с маркерной линией шш-4, содержащей три маркерные мутации в хромосоме 4 (см. табл. 2). Выявлено сцепление с генами АР 2 н СЕЛ 2 и установлено, что ген BRA локализован в районе 80 сМ классической генетической карты хромосомы 4.

Для точного определения положения гена, которое необходимо для его дальнейшего клонирования, было проведено картирование с использованием ДНК-маркеров, Применялись CAPS-маркеры. Этог тип ' кодомтшггпых маркеров дает возможность провести картирование с необходимой точностью при использовании сравнительно небольших, выборок (Ежова и др., 2002). Кроме того, анализ

б

е- и & й Я в Ч И 1 § «а Л 2 Ь || 2 83 а м § ■Н в с* ч в 53 а Расстояние до 1епа М о- 1 Ш И63 ¡5 и

ар2 68 154 103 50 307 9.6*1.9- 77 ±1.9

сет 2 52 183 92 50 307 31.6 ±6.8 85*6.8

Ьр 15 298 96 65 459 >50 —

Таблвпа Э. Локадизаши гена ВИЛ с помощью САР5-наркероа

1 & я £ 5 § М1 |Ц| ¡ш x я □ ц К е-в- а § 1| 1| Г £ 3 Ё а |§ 5 г ир о к б. о * 2 О ** 0 1 (Р 11 2 ч 3 £ N г « § И §агГ| >- &

04539а 57.64 сМ 102 28 30.84 ¿2.82 88.48* 2,82 сМ

013838-1,4 64.15 сМ 80 15 19.7012.90 83.85 г 2.90 сМ

<38300а 81.22 сМ 132 6 " 4.55 ± 0,97 85.77 ± 0.97 сМ

С7ЬЗ* 15 580 ига. 162 1 0.63 ±0.31 (93 тип ± ± 46 твп). (15 487+15 673) ± ±46 ТОЛ.

са(2 15 665 тын. 160 0 <0.59 ±0,31 (87тнп± х 46 таи.) (15 578+15 752) ± ±46 тип.

* Маркер ехЬ5 вывши ет полиморфизм ДНК в пределах гена А1834880 (а« ид аза-подобный белок), локализованного на фкшческой карте в ВЛС-клоне Р11111. Его положение на физической карте А.гЬаИала — 15 580 ш, то есть он находится на расстоянии 85 иш. (или О б сМ) от маркера са(2 (15 665 тяп, 85.75 сМ>. Паюжение егЬЗ на молекулярно-генетической карт« составляет гричерно 85.15 сМ. ПраЙмеры дзя амплификации: б'-ТОСТСТОССПТТСТТСТТСТГСТС-З*, 5'Ч|СТАТХЗААСГГСООТСССТТТСТА-3-. Использовалась рестршааза Ше1. Размер продуктов рестрикции в пи,: у Со1ил1Ь1а— 040; 0.40 и т.д.; урцоп —0,40 и тд. (фрагмент 0,50 исчезает). Информацию об остальных САР&иаркерах можно найта на .огр'аЬ.. Размер продуктов рестрикции для этих маркероа у расы Спои соотиетстпует линии Ьег.

прохождения кроесинговера на уровне отдельных хромосом позволяет устранить влияние гаметичеекого отбора, затрудняющее картирование при помощи морфологических маркеров. Для предварительного определения положения гена на хромосоме были использованы три маркера: g4S39a, g]3838-1.4а и g8300a, которые, по нашим данным, выявляют полиморфизм между ДНК рас Columbia и Dijon.

Анализ полиморфизма ДНК мутангных растений Fj от скрещиваний линии, несущей мутантаый ген, с растениями'расы Columbia показал, что ген BRA локализован в районе 85 -+■ 88 сМ на молекулярно-генетической карте (рис. 3, табл. 3).

Для уточнения положения гена в установленном районе были использованы маркеры СЛТ2а и EzB3, показавшие тесное сцслление с геном BRA (рис. 3, табл. 3). Ген BRA лежит в пределах 3 ВАС-клонов. Местом наиболее вероятной его локализации является клон М4В13.

30.84 см_

_19.70 сМ

._4.55 сМ

£4539» gl3838-I.4a g8300a ezb3 BRA сайа

-----1-------1------1-1-

Î7.6 cil 67.7 cM 81J2 cM SS тл.п. S5.7cM

15580 тил. 15665Т.И-П.

__________Slt«^______J_______

Cal2a

93 t.h.it.

eJb3_

—FTTH I 1

EZnZZIBHE

Ряс. 3. Лошкшм гена BRA на молеку.ирно-ге нетической и физической картах хрочосомы 4 A.tha!umn Штрих-пунктиром обозначена область, в которой, согласно результат! картирования относится», но маркеров cat2 и егЬЗ, расположен геи BRA. Показаны to.-j.ko перекрывающиеся участки определенных по каждому нэ маркеров областей, соответствующие приведенным ВАС-кломам, в предела* которых локалтаован ген BRA. Серым обозначь клон М4Е13 - место наиболее героикой жшшии гена BRA

2. Моделирование развития цветка.

Одной из наиболее трудных задач в генетике развития является точное описание морфология мутантов, без которого невозможно правильное предположение о функции гена. Одним іп наиболее эффективных методов проверки корректности описания структур является построение имитационных моделей. Модель,

построенная с учетом адекватно выделенных признаков, должна обладать хорошими прогностическими свойствами, что может служить для проверки корректности описания структур.

Побег покрытосемянных растений удобно рассматривать как систему отдельных элементарных единиц — модулей, состоящих из междоузлия, листа и аксилярной меристемы, а развитие вегетативного побега и цветка как совокупность процессов видоизменения структуры элементарных модулей и их мультиплицирования (Ленин и др., 2002). Видоизменения структуры модуля можно представить как дискретный процесс, при которой параметры модуля (состояние междоузлия, филлома, аксилярной меристемы) принимают разные значения. Число значений соответствует числу основных состояний, которое может принимать параметр в ходе онтогенеза. Например, наиболее вариабельная часть модуля — филлом — может формировать семядолю, вегетативный лист, чашелистик, лепесток, тычинку, плодолистик, другие органы цветка или редуцироваться. Для характеристики расположения модулей обычно используют угол поворота модуля относительно предыдушето.

Проявления генов можно охарактеризовать двумя основными параметрами: местом экспрессии и активностью продукта. При определении уровня активности была использована информация, касающаяся аллелей с высокой экспрессивностью мутантного признака, связанной с полным отсутствием функции гена. Градации активности генов определяли, основываясь на опубликованных данных по генетическому контролю морфогенеза цветка. При построении модели1 использовались гены LEAFY, APETALAI, APETALA2, APETALA3, PISTILLATA, AGAKfOVS и SUPERMAN. Место экспрессии определяется с помощью сопоставления каждому модулю определенного уровня экспрессии гена. Результатом работы модели является предсказание структуры двойных мутантов на Сазе структуры одиночных мутантов и растений дикого типа. Создание модели, способной предсказывать фенотипы двойных мутантов, а следовательно, выяснять иерархию генов в регуляции процессов развития, является хорошей тестовой системой для проверки адекватности предложенного способа описания.

Для всех двойных мутантов наблюдаемый фенотип совпадал с предсказанным моделью по характеристикам типа органа цветка. Например, it в модели, и в эксперименте наблюдаются комплементарное взаимодействие между генами ар2 и ag, ag и sup; эгшетаз арЗ над sup; a Ify над мутациями apl, ар2, арЗ, pi, sip и т.д. Однако имеется существенное отличие по количеству и положению органов цветка от реально наблюдаемых структур. Для выяснения причин отклонения

' Не основании предоставленных формаяюо ванных данных группой математиков кафедры MA ТИС МГУ лаборатория ГГГК в составе к.м.н. ДБ. Алексеев«, к.м.н. М.В, Носова и д.мл. В.Н. Котлова под руководством акад. C.B. Кудрявцева была построена модель развития цветка. Модель в ее математической (программной) части не явлаегся оригинальным результатом настоящей работы.

предсказанных структур ог реально наблюдаемых была разработана дополнительная модель, определяющая положение органов цветка.

Основным материалом для построения модели, определяющей положение органов, послужила информация о полиморфизме цветка в семействе крестоцветных. Для большинства крестоцветных (в том числе к для растений дикого типа А, ЛаІіапа) характерен цветок, состоящий из двух кругов по два чашелистика, круга из четырех лепестков, акдрояея из двух кругов (2 коротких и 4 длинных тычинки) и круга из двух кэрпелл (ВгОсЬпег, 2000). Однако может происходить развитие цветков и с другой структурой (рис. 4). Часто происходит редукция одной или обеих коротких тычинок. Положение остальных органов при этом остается неизменным. Реже д цветке наблюдается одна или две группы из трех тычинок на месте двух длинных, что коррелирует с редукцией коротких тычинок. Новая тычинка располагается в медианной плоскости, чередуясь с карпеллами, при этом положение органов околоцветника и пінецея в цветке не меняется. Иногда наблюдается поворот гинецея и анлроцея на 90° относительно околоцветника.

Рве. 4, Полиморфизм цветков растений аикого тала A. thcikma. Слева — направо приведены диаграччы цветков; типичного дда крестоцветных, с редукцией коротких тычинок, с формированием группы из трех тычинок, с поворотом гинецея и андроие* относительно о коло цветика на 90®, с увеличением юличесгаі органов. Условные обозначения на диаграммах:

чашелистик, лепесток, О — коротка* тычинка. О- длинная тычинка, D —

мрнелла, О — ось оошетня, ад - адаксиальный чашелистик, аб - aCatoc кальний чашелистик

Аналогично может происходить развитие трех карпелл и трех пар длшшых тычинок. Возникающие в отдельных случаях увеличение количества чашелистиков приводит к сшіхронному увеличению количества чередующихся с ними лепестков. Таким образом, в цветке дикого типа можно виделіпь две группы органон, позиции которых тесно связаны: 1) андроцей и гинецей; 2) чашелистики и лепестки.

Оттают, что у мутанта Л. thaliana agamous (ag) происходит гомеозисная замена тычинок на лепестки, а карпелл - на чашелистики (Bowman et al., 1989; Соеп, Mcyerowitz, 1991). Тогда можно предположить, что в цветке наиболее часто будет формироваться 10 лепестков между кругами, занятыми чашелистиками. По нашим данным, у мутанта or может развиваться до 22-25 лепестков между двумя

10

группами чашелистиков. Аналогично, если счіггать, что в цветке мутанта apétala {ар 2) происходит гомеозисная замена чашелистиков на карпеллы и лепестков на тычинки, логично предположить, что 'тело и положение органов у мутанта и дикого ила должны быть одинаковы. На самом деле в цветках ар2 число тычинок существенно уменьшено, а позиции карпелл сильно варыфукгг.

И у мутантов, и у расі сни tí дикого типа наблюдается корреляция в распаюжешш карпелл1 н тычинок, чашелистиков и лепестков. Разумно предположить, что карпеллы определяют расположите тычинок, а чашелистики -лепестков. Это предположение для лепестков подтверждается динамикой развития, поскольку оті закладываются после чашелистиков, чередуясь с ними. Карпеллы у A tkaüana развиваются позже тычинок, однако их число и положение не зависит от числа тачинок (рис. 4). Вероятно, положение карпелл определяется раньше, чем положение тычинок, но наблюдаемое развитие последних опережает развитие гинецея. По-видимому, процесс определения положения органов цветка предваряет их закладку и развитие. При этом положение последующих органов варьирует в зависимости от числа и патожения уже существующих. Отсюда следует, что более стабильные положения размечаются раньше, чем вариабельные.

Более стабильное положение карпелл со сравнению с тычинками в цветках дикого типа объясняется тем, что разметка карпелл ііронсхолігт раньше, чем разметка тычинок. Положение тычинок прямо зависит, от числа и положения карпелл: сели гинеией повернут на 90°, то и андропей поворачивается па тот же угол; если число карпелл возрастает, то число тычинок увеличивается и пары тычинок чередуются с карпеллами. Это свидетельствует о том, что разметка генеративной част» цветка идет в баэипетальном направленим (рис. 5).

Рве. 5. Разметка в цветках растений дикого типа А. ¡Ьлііапа и мутантах ац и ор2. Зона базипета-тькой раїчетки обозначена серыч цветят. Палра прение раїметкн поеаадію стрелхачи. Ци}рзчи с&пнічен рориок формирования органов (у растений чіткого типа первая пара чашелистиков образуется первой, втора* пара'-после карпелл) •

В цветках од натожеіше чашелисгпгеов второй труппы определяется числом и положением предшествующа лепестков. Это означает, что чашелистики шорой группы размечаются позже, чем лепестки. Следовательно, при нарушении функционирования этого гена разметка происходит только в акропетальном направлені пі. Таким образом, в цветках од происходит не гомеозисная замена

органов, а нарушение процесса разметки: зона базниетальной разметки (ЗБР) у мутанта од отсутствует, а увеличение числа органов происходит за счет пролиферации меристемы и, как следствие, увеличения зоны акропеталыюй разметки (ЗЛР). У мутанта \<а/ (аллель ср2 с сильной экспрессивностью мутантного признака) развиваются только генеративные органы цветка, что характерно для ЗБР (рис. 5). Таким образом, у ар2 также не наблюдается прямой замены органов в цветке. В цветках дикого типа присутствуют обе зоны разметки.

Исходя из наблюдаемого ряда стабильности органов в цветках растений дикого типа її мутантов ар2 и а%> можно определіпь порядок разметки в типичном цветке А. ІШіапа. Первыми размечаются позиции абаксиального и адаксиального чашелистиков; они оказывают влияние на разметку двух карпелл. В результате круг карпелл чередуется с внешним кругом чашелистиков, В зоне акропетальної разметки последовательно появляются позиции латеральных чашелистиков и лепестков, а в зоне базнпетальной разметки — позиции длинных и чередующихся с ними коротких тычинок (рис. 5). При этом флоральная меристема оказывается полностью размеченной иа органы.

При уменьшении объема меристемы органы, размечающиеся последними (одна или обе короткие тычинки), не образуются. Поворот на 90" генеративной зоны относительно околоцветника возникает в случае, когда разметка карпелл происходит с задержкой: не после разметки первой, а после разметки второй пары чашелистиков. Тогда харпеяяы чередуются с латеральными чашелистиками, а дальнейшая разметка аняроцея происходит относительно карпелл. Остальные случаи изменения структуры цветка также можно объяснить совместным действием двух факторов: изменения объема меристемы (пространства) и порядка (времени) разметки.

Подобный порядок расположения органов подтверждается моделью, созданной на основании теории лнгибируюшего влияния лриморднев (по Шоуіе, 1913). В пей1 решается задача упаковки органов, имеющих форму шара и обладающих зоной ннгибирующей образование новых примордиев, на пазу сферической меристеме и происходит поиск локального минимума системы на момент времени посадки органа. Следует особо отмстить, что при попытке произвести моделирование структуры цветка, допуская паличне только акропетального порядка разметки органов, непреодолимым препятствием является круг, состоящий из двух коротких тычинок. В последнем случае мест образования коротких тычинок зависят ог незначительных колебаний параметров и могут находиться в любой из четырех характеристических точек, чередующихся с лепестками. При ЭТОМ Происходит образование четырех идентичных тычинок в круге. Переход к

1 Модель с отдана (имл. ДЗ. Алекдесеым и к-мн. МЛ. Носовым ив своей матемзтичесхсй (программной) части не ивлістс« оригинальным результате« настоящей работы.

следующему кругу, содержащему четыре длинные тычинки, после образования тшько двух органов невозможен.

Таким образом, становятся понятным, почему модель предсказания структур и цветка, основанная на классическом варианте модели определения типа Органа цветка (ЛВС-модели), не предсказывала редукцию или увеличение количества органов (Coen, Meyerowitz, 1991). Причина заключается в том, что в модели неявным образом постулировано наличие четырех неизменных кругов цветка, которые фактически являются шаблоном, определяющим положение органов. При этом допускается изменение только типа opiana, но не его положения. Как видно из проведенного анализа, при описании мутантов необходимо уплывать не только тип, но и закономерности расположения органов.

3. Участие гена BRACTEA в регуляции развития и вето и оса yArabldopsis thallana

Анализ гешодх взаимодействий, основанный из исследовании фенотипа двойных мутантов, представляет собой важнейший генетический подход, позволяющий выяснять иерархию генов в регуляции процессов развития. Таким образом, анализ взаимодействия гена BRA, контролирующего развитие открытого эбрактеозного соцветия, с генами LFY, API и TFLI необходим для отделения места и роли гена BRA в сети генетической регуляции развития структуры соцветия. Для более точной оценки взаимодействия генов проводить анализ морфологии одиночных и двойных мутантов необходимо с учетом результатов, полученных в предыдущей главе.

Структурные изменения. Происходящие у мутанта bra, в рамках предложенной системы описания будут выглядеть следующим образом: I) в зоне акропсталыюй размена! (ЗАР) главной оси соцветия происходит десуирессия развития филломов, из которых образуются брактен Н органы околоцветника терминального цветка; 2) благодаря образованию терминирующей зоны базипетальной разметки (ЗБР) происходит остановка роста главной оси соцветия. В этой зоне происходит развитие плодолистиков и тычинок терминального цветка; 3) «роисходш-нарушите дифференффовкн органов в ЗБР латеральных цветков, вследствие чего мутант стерилен; кроме того, происходит нарушите дифферетрфовки органов и в ЗАР цветка; 4) наблюдается сокращение количества вегетативных л генеративных узлов цветоноса. Помимо этого, необходимо ушгшпать общее отставшие по времени развития от растений дикого типа.

Взаимодействие генов BRACTEA п TERMINAL FLOWER 1. Основное изменение в структуре одиночных мутантов ф 1-11 заключается в терминал изашш главной оси соцветия. При этом вид структуры, которая образуется в апексе соцветия, зависит от длины дня. В условиях, замедляющих цветение (КД), мутант развивается аналогично дикому тину, но на последнем этапе развили цветонос формирует апикальную структуру, состоящую из тьгтнок и плодолистиков. Она

представляет собой ЗБР, терминировавшую главную ось соцветия, в которой происходит образование генеративных органов. Для того чтобы определить, с чем связано отсутствие околоцветника, необходимо рассмотреть терминальные структуры у других мутантов. Так, у мута1Гга {/72 происходи развщие только терминальных тычинок и плодолистиков (Laissonetal.,1998). В базнлетальных позициях терттальноН структуры, также, как и у tfll-H, могут развиваться плодолистики. У двух других мутантов — bra A. thallana и, ссп A. majus.— происходит образование околоцветника. ■ Таким ,. образом, околоцветник терминального цветка формируется только у растений с Сраггеозиымн соцветиями. Поскольку бракгеи и органы околоцветника терминального цветка являются филломами, развивающимися в одной ЗАР (соцветия), при редукции филломов на главной оси соцветия ие происходит образования приморднев, которые могли бы развиться в органы околоцветника., Таким образом, необходимым условием для формирования околоцветника у терминального цветка является наличие СрактеП в соцветии (рис. Й). . . s ■

Ряс. 6, Псрадок раїмстгаї в апексе соцветия у растений дикого типа A. thaliana, мугшгтов tra и ф11ф2 (показан стрелками). У растений дикого типа раанетка происходит только в ыропетальноч направлении и в этой зоне происходит развито цветков в пазухах редуцировал) ічх браггей. У мутантов (fil и tjl2 ЗАР соцаетия размшакжя аналогично дикому тилу, в в ЗБР, здрывлошей соцветие, развиваются геператигные органы. У мутанта Ьта в ЗАР consenti формируются цветки в пазухах браетеПн органы околоцветника терминального цветхя, Генеративпые органы этого . . -, а цветкаразакааюгса в ЗБР,терминирующей ос^ аналогично мутгитгам tfll и rfl2

При выращивании растений в условиях, ускоряющих развитие (ДЦ), структура, развивающаяся в апикальном положении, формирует околоцветник, несмотря на то, что соцветие эбрактеозное. Последнее является результатом ускорения развития в указанных условиях свойственного мутанту tfll—11. ' Происходит сближение флоральной меристемы (ФМ) и ЛМ меристем и одновременное терминирование соцветия ЗБР. Благодаря этому, возникает нссферическая структура с несколькими Петрами ЗБР и несколькими ЗАР.. Дальнейшая разметка органов происходит с учетом перекрывания различных зон разметки и зон влияния образующихся органов, т.е. околоцветник терминальной структуры в рассматриваемом случае формируется за счет латеральных цветков.

, Таким образом, мутанту, tfll-îl свойственны следующие изменения: 1) происходит термішализация оси соцветия ЗБР; 2) в условиях ДЦ происходігг

14

ускорение развития на 1,5-2 надели в сравнении с растениями дикого типа (по скорости перехода к цветению), что отражается и в уменьшении каипества вегетативных, и генеративных узлов соцветия.

Параметром, на который оказывают влияние и ген BRA, и ten TFL1, является скорость развития и сопряженное с ней образование ЗБР, терминирующей рост главной оси соцветия. В условиях короткого дня термипаяизация двойного мутанта происходит одновременно с од!гночным мутантом bra и намного (1-1,5 недели) опережает терм и нал изаг щю tfll. При этом количество генеративных узлов у двойного мутанта более чем в 2 раза меньше, чем у одиночного мутанта bra. Таким образом, скорость развития, определенная по мерным признакам, у двойного мутанта выше, чем у любого из одиночных.

В условиях ДЦ также проявляется ускорение развития двойного мутанта по сравнению с одиночными: зацветание происходит на 3-5 дней раньше, чем у одиночных мутантов tfll, и па 2.5-3 недели раньше, чем у одиночных мутантов bra. При этом также наблюдается сокращение количества узлов цветоноса. Таким образом, имеет место комплементарное взаимодействие генов по влиянию на скорость развитая и термин ал изздюо соцветия; то есть оба гена необходимы для поддержания пролиферативной активности AM соцветия.

Принципы формирования терминального цветка. Изучение взаимодействия генов BRA и TFLI позволяет сформулировать необходимые и достаточные условия для формирования терминального цветка: 1) наличие филломов в ЗЛР оси, формирующей терминальный цветок. В более общем случае это правило можно сформулировать как «наличие развитого фнллома в узле, предваряющем терминальный цветок». Следовательно, формирование околоцветника у терминального цветка в эбракгеозном соцветии невозможно. Если в эбрактеозном соцвепт наблюдается цветок в терминальном положении, то его следует рассматривать как вытесненный □ терминальное положение латеральный цветок; 2) достаточная активность генов флорального морфогенеза в апексе соцветия. При нарушении любого из этих условий формирования полного терминального цветка не происходит. Возможные пути преобразования указанных признаков соцветий с учетом предложенных правил показаны на рис. 7.

Открытое эбрактеозиое соцветие, свойственное представителям Cruciferae, могло в процессе эволюции возникнуть через одну из двух переходных форм: открытое брактеозное соцветие или эбрактеозиое соцветие с возможным закрытием оси по типу tfll. Свидетельством, в пользу того, что переходной формой была открытая бракгеозная кисть, является наличие брактей у нескольких базальных цветков соцветия у ряда представителей семейства Cruciferae (например, AUyssum tortuosum, Arabidopsis taxophylla, Arabts turrita).

/4

/¿S У.

■^жж*

Ж/

I

•s g

А *

|| «â

I

Arabhturritûi Дикий тип

Arabldopsls thaUam terminal flower I

Рис. 7. Возможные пути преобразования структуры еоцаетм, Указаны необходимые условия для реализации переходов к реально наблюдаемые структуры. Переходы, которые могли был. опосредованы появлением функции гена BR.Í показаны ' сплошными стрелками. Гек мог участвовать как в редукции брактей, так и в увеличении проляфератнвной активности AM соцветия. Структура, подобная соцветию Arabis nerita, может формироваться из-за недостаточной активности ортолога гена BRA, ■ шш гена обладающего сходной функцией. Увеличение пролифератиеной активности AM соиветка также могло происходить в результате изменения активности генов аналогичных TFLI (стрелки показанные штрих-пунктиром). В этом случае для редукции брактей необходим дополнительный этап.

. Взаимодействие генов BRA СТЕЛ и LEs\FY. У мутанта IJy-S наблюдаются следующие изменения: 1 ^происходит десуирессия развития филломов в ЗЛР соцветия, что приводит к формированию брактей и филломов в апексе соцветия, развивающих рыльцевуто ткань; 2) в ЗАР цветков происходит развитие вегетативных листьев со спиральным или декуссатньш фидлотаксисом. Таким образом, в этой зоне ген LFYопределяет тип и положение органов околоцветника;

16

3) при сильном нарушении функции гена не происходит формирования ЗБР у цветков (Weigel et al., 1992); у tJy-5 в этой зоне происходит сокращение числа органов; 4) у мутанта происходит увеличение количества веютативных узлов цветоноса по сравнению с растениями дикого типа. Имеет место временная задержка перехода к цветению.

Структура двойных мутантов bra ¡Jy-5 практически не зависит от фотопериода. Все. оси второго порядка сопровождаются хорошо развитыми кроющими листьями — наблюдается усиление формирования брактей. В апексе соцветия образуется группа фнлломов, обладающих слабовыражетшми признаками плодолистиков. Листья на осях второго порядка верхних ярусов цветоноса располагаются супротивно. При выращивании в условиях ДЦ некоторые in них обладают признаками плодолистиков. Формирование ЗБР цветков и органов, соответствующих ей (тычинок и плодолистиков), у двойного мутанта происходит в единичных случаях. Двойной мугагт переходит к цветению на 7-10 дней позже, чем одиночные мутанты. Таким образом, взаимодействие генов ВЯЛ и 1-FY можно охарактеризовать как комплементарное, т.е. оба гена необходимы для развития цветка.

Взаимодействие генов BRACT ЕЛ u APETALAI. Основные изменения в структуре одиночных мутантов apl наблюдаются в ЗАР цветка. Вместо органов околоцветника в этой зоне происходит развитие 4-6 вегетативных листьев с активными аксилярштми меристемами. Первыми листьями оси, о отличие от растений дикого типа, являются расположенные в латеральном положении предлнетья.

По типу и положению органов в ЗАР цветка двойной мутант соответствует одиночному мутанту ар1. Однако количество органов в этой зоне у двойною мутанта увеличивается до 9-10, Это связано с увеличением времени пролиферации меристемы до образования ЗБР, благодаря чему в ЗАР успевает образоваться большее количество вегетативных листьев, чем у одиночного мутанта apl; последнее свидетельствует о положительной регуляции развития ЗБР цветка со стороны гена BRA.

Таким образом, взаимодействие генов BRA и API можно охарактеризовать как комплементарное по влиянию на развитие цветка: если основная функция API заключается в преобразовании фнлломов ЗАР в органы околоцветника, то BRA влияет в основном на форм про ваш) е ЗБР. При этом ген BRA участвует в другом пути регуляции, поскольку у одиночного мутанта bra не происходит нарушения позиций органов в ЗАР цветка в отлкчие от apl. Кроме того, следует отмстить, что двойной мутант, как и в случае с геном LFY, не чувствителен к фотопериоду.

В случае суперокспрессии гена API (35SvJiPl) в растениях bra происходит восстановление структуры и фертильности цветка. При этом имеет место ускорение развития растений bra/bra по сравнению с BRA/BRA

17

355ЫР]/- uo времени перехода к цветению (на 4-6 дней) и терминализания, что, по всей видимости, свидетельствует о наличии негативной регуляции API со стороны гена BRA. Поскольку нрн 'анализе взаимодействия мутантов признаков, свидетельствующих о наличии подобиой регуляции, не обнаруживается, можно предполагать, что эта негативная регуляция осуществляется в местах экспрессии, которые обычно не специфичны для гена- API. Наличие такой негативной регуляции является следствием участия BRA в поддержании пролифератиекой активности AM.

Роль рена'£№4 в регуляции развития соцветие. Можно выделить несколько групп признаков, на которые оказывает влияние ген BRA (рис. 8). К Инициация развития и дифферснцировка органов щетка. При регуляции этого

признака ген BRA действует по пути, не связанном с генами API и LFY. J, Поддержание пролиферативной активности AM. Регулируя этот признак, ген ■ "BRA действует по пути, не связанном с тенои TFLI. '

3. Развитие брактей. У одиночного мутанта происходит развитие брактей; при згом.в отличие от одиночного мутанта оно не сопряжено с преобразованием цветка в вегетативный побег. Таким образом, в отличие от Ify, их нельзя

' трактовать как кроющие листья вегетативных побегов. Усиление развития брактей у двойного мутанта в данном случае может быть связано с большей ' «вегетатнвностью» цветка, а не с наличием взаимодействия между генами BRA ' и LFY при влиянии па развитие брактей; Итак BRA является в настоящее время единственным известным геном, ответственным за редукцию брактей у цветков с ненарушенными позициями органов цветка:

4. Реакция на фотопериод. У одиночного и двойных мутантов нарушена, или ослаблена, реахция »а фотопериод, что свидетельствует об участии гена BRA в

' световой регуляции комплекса признаков соцветия.. f Следует особо отметить, что в ■ этом случае положительная регуляция пролиферативной активности AM необходима, для предотвращения ее терминализацни после достижения генами API й LFY уровня, достаточного для образования цветка. Существование такого - гена, одновременно инициирующего образование генеративных органов на осях второго порядка и препятствующего их образованию на оси соцветия, необходимо для образования открытого соцветия; возможность существования подобного гена уже предсказывалась (Pcdkowich et а]., 1999). Таким образом, ген BRA может являться геном, при изменении экспрессии которого могло произойти образование ' открытого эбрактеозного соцветия, характерного для семейства крестоцветных, из закрытых или открытых бракгеозных соцветий.

Гас. 8. Участие maBRACTEA в регуляции развития соцветия у A. íkúlijna-.

-► —полггиввая регу.ици», ' I — негативна» регу.ициі,

Л—- вегетативный лист, Б— брактея, Ц—цветок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Генетическое и морфологическое изучение мутанта bra из коллекции каф. генетики МГУ показало, что ген BRA является олішм из ключ свих генов, определяющих структуру соцветия A. thaliana. Одной из функций гена является редукция фнлломов на главной оси в зоне соцветия: брактей и околоцветника терминального цветка. До настоящего времени считалось, что за редукцию Срактей отвечает ген LFY. Однако цветки у мутанта Ify, в отличие от цветков мутанта bra, в своей базальной части формируют орпшы, но структуре и положению свойственные вегетативным побегам, и кроющие листья этих осей не могут считаться брактеями в строгом смысле, то есть как «кроющие листья цветков». Таким образом, на настоящее время BRA является единственным известным геном, подавляющим рззвитие брактей при сохранении положения органов цветка.

Следует отметить, что у большинства представителей семейства крестоцветных соцветие формируется в виде открытой эбрактеозной кисти, то есть ген BRA контролирует образование признака, характерного для всего семейства крестоцветных. По-видимому, редукция брактей у предкових форм Crucífirae, которая могла произойти из-за изменения паттерна экспрессии единичного гена, привела к увеличению потока питательных веществ в цветок (благодаря исчезновению конкурирующего потребителя — брактей), что явилось эволюцнонно

прогрессивным признаком и закрепилось в процессе образования семейства. Клонирование гена, основой для которого служит определение места его локализации в клоне М4Е13, позволит преступить к изучению формирования структуры соцветия в процессах образования семейства Cruciferae,

Благодаря изучению взаимодействия генов BRA и TFL1 стало возможным сформулировать необходимые и 'достаточные условия дтя формирования терминального цветка: 1) наличие брактей в соцветии; 2) достаточная активность генов флорального морфогенеза в апексе соцветия. Показано, что при нарушении любого из этих условий формирования полного терминального цветка не происходит. Сформулированные условия могут являться существенным при анализе структуры соцветий у различных видов растений.

Благодаря построению модели развития цветка, выполненной в сотрудничестве с кафедрой МАТИС механико-математического ф-та Ml "У на основе разработанных принципов формализованного описания генетических и морфологических данных по развитию цветка, было показано, что одним из основных параметров для органов цветка является их положение, которое определяется до начала закладки органов. На основании анализа полиморфизма цветков у растений дикого типа A. thallana и ряда мутантов с изменением типа органа цветка бил определен порядок разметал органов цветка н предложены правила анализа структуры цветков. мутантов. В результате применения предложенных принципов анализа стало, возможным скорректировать модель генетического контроля развития цветка п продемонстрировать отсутствие гомеозисных замен у мутантов agi- и аллелей ар2 с сильной экспрессивностью мутантного признака.

выводы

1. Мутация bra A. thalicma характеризуется рецессивным характером наследования И затрагивает ядерный ген, сцепленный с ДНК-маркерами САТ2а к EZB3, локализованными в хромосоме 4. Наиболее нероятным местом локализации гена BRA на физической карте A, thalicma является ВАС-клон М4Е13.

2. Ген BRA контролирует развитие открытого эбрактеозиого соцветия у A. thaliana, участвуя как в процессах редукции брактей, так и в поддержании пролнферативной активности апикальной меристемы соцветия. Ген также принимает участие в формировании флоральной меристемы и дифферснцировке органов цветка.

3. В качестве основной структурной единицы при анализе диетического контроля морфогенеза растений целесообразно использовать элементарный модуль. При

' этом каждый модуль характеризуется морфологическими параметрами (структурой и положением) и генетическими параметрами (местом и уровнем экспрессии генов), определяющими формирование данной морфологической структуры.

4. Изменение количества органов у мутантов ар2 и ag является следствием не гомеозисных преобразований ортнов, а нарушения процессов определения положения органов.

5. Необходимыми и достаточными условиями для формирования терминального цветка являются: 1) наличие развитого филлома в узле, предваряющем терминальный цветок; 2) наличие достаточной активности генов флорального морфогенеза в апикальной меристеме соцветия. 11ри нарушении любого из этих условий формирования терминального цветка не происходит.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ежова ТА,, Пепин АА. Ондар У.//. Генетический контроль морфогенеза цветоноса у Arabidopsis ihaliana (L.) Heynh // Съезд ВОГиС, С-Пб„ 2000. Т. 2.

■ С. 245 -246. .

2. ■ Пекин АЛ: BRACTEA - ген, отвечающий за образование эбрактсозных соцветий

у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh/Лсзисы i VII международной молодежной конференции ботаников, С-Пб,, 2000, С. 143 —144..

3: Ежова ТА., Ленин А.А. BRACTEA {BRA) - новый ген Arabidopsis thaliana (L.)

Heynh., отвечающий за формирование:открытого эбрактеозного соцветия // ; Генетика, 2001. Т.37, № 7. С. 935^ 938.' ...

4.' Ленин АА. BRACTEA - ген, определяющий структуру соцветия у Arabidopsis • thaliana (I..) Heynh// Тезисы первой конференции памяти Г. Менделя, М., 2001.

С; 104- 105.

5. Eihova ТА.. Soladatova О.Р., Ondar UM, Penin A.A., Ogarkova OA., Tomolov

* A A., ■ Tomolova N.B., Tarasov V.A, Genetic collection' of Arabidopsis thaliana developmental mutants// Proceedings of the International Conference "Gen с tic collections, isogenic and alloplasmic lines", Novosibirsk, 2001. P.140-152.

6. А А. Пеним, B.B. Чуб, ТА, Ежова. Принципы: формализации данных для построения генетико-морфологической модели * развития побега цветковых

* растений// Онтогенез, 2002. Т.ЗЗ. J6 б. С.421-428.

7." Ленин АА„ Чуб В. В., Ежова Т.А> * Терминальный - цветок: принципы формирования// Тезисы второй международной конференции по анатомии и морфологии растений, С-Пб, 2002. С. 374-375.

8. Ежова ТА., Солдатоеа О.П., Ленин АА., Шестаков С.В. Молекулярно* генетическое картирование генома растений. М.: МАКС Пресс, 2002.70 с.

9. Ленин АА., Чуб В.В., Ежоеа ТА, Недетерминированный рост и наличие брактей в соцветии: генетический анализ сопряженности признаков// Тезисы 2й К0нферешшпМОГиС«Актуальныепроблемыгенетпки»,М.,2003.С.251 -252.

10.4}<б В.В., Алексеев Д.В.. Носов МЖ, Ленин AA.t Ежоеа ТА., Шестаков С.В., Кудрявцев В.Б., Козлов В.Н., Щульга О.А., Скрябин К.Г. Математическое моделирование декуссатного и спирального филлотакснса // Тезисы V съезда общества физиологов растений, Пенза, 2003. С. 444*445.

11. Choob V.V., Penin A.A. Homeosis in flower, changes in spatial pattern against organ substitution // Abstracts of the 16й International Symposium "Biodiversity and Evolutionary Biology", Frankfurt, 2003. P. 136.

БЛАГОДАРНОСТИ

В заключении, пользуясь представившийся возможностью, я считаю своим долгом выразить глубокую благодарность моему научному руководителю Татьяне Анатольевне Ежовой за большую помощь в работе и чрезвычайно внимательное отношение к моей научной деятельности.

Кроме того, я очень признателен Владимиру Викторовичу Чубу, в особенности за неистощимую, но конструктивную критику на протяжении всего времени выполнения диссертации, а также за руководство работой по созданию моделей и неоценимую помощь при анализе морфологии растений.

Особая благодарность сотрудникам кафедры МАТИ С механико-математического факультета МГУ Д. В. Алексееву и М, В. Носову за плодотворное сотрудничество по созданию математических моделей

Автор также выражает глубокую признательность заведующему кафедрой генетики МГУ академику РАН Сергею Васильевичу Шестакову и директору центра Биоинженерии РАН академику РАСХН Константину Георгиевичу Скрябину способствовавшим проведению исследований, легших в основу представляемой работы.

Издательство ООО "МАКС Пресс". Лицензия ИД 00510 от 01,12.99 г. Подписано к печэтя 04.11.2003 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 1Д5. Тираж 100 экз. Заказ 863. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. ТелУФахс 939-3891. 119992, ГСП-2. Москва, Ленинские горы, МГУ им. МЛ Ломоносова.

î/ùi^

12 113 1