Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana

Лебедева, Ольга Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana
ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana"

На правахрукописи

Лебедева Ольга Владимировна

ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ И ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ РАЗВИТИЯ ЦВЕТОНОСА Arabidopsis №иНипи

Специальность 03.00.15 -Генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2004 ОБЯЗ^ТЕ ЧьНЫН

. БЕСПЛАТНЫЙ ^ ЭКЗЕМПЛЯР |

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

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор биологических наук, доцент

Т. А. Ежова

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук, профессор кандидат биологических наук

В.А.Пухальский Ю.И.Долгих

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева

Защита диссертации состоится «_»_2004г. в_ч. на заседании

Диссертационного совета Д 002.214.01 при Институте общей генетики им. Н.И.Вавилова 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, ул. Губкина, д. 3.

Автореферат разослан « »_2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат биологических наук

Г. Н. Полухина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие цветоноса растения - сложный многоэтапный процесс, генетический контроль которого изучен в настоящее время лишь частично. Гормональные сигналы модулируют активность генов и являются основным связующим звеном координации развития растения и его ответных реакций на факторы внешней среды. Каждый из этапов развития: формирование вегетативной меристемы, закладка и развитие латеральных органов - листьев и пазушных меристем, а затем переход вегетативной меристемы во флоральную, контролируется множеством генов, которые состоят в сложной иерархии. Выявление новых компонентов, установление их функции и связи с другими факторами этой системы является основной задачей изучения развития растений, в решении которой большую роль играет анализ мутантов. В результате исследования мутантов растений сейчас созданы первые генетические модели эмбрионального, развития, роста междоузлий, индукции цветения и морфогенеза цветка. Однако эти модели еще далеко не полные, поиск и изучение новых генов способствует их дополнению и коррекции.

Плейотропные эффекты многих генов не позволяют рассматривать основные процессы, которые они контролируют, отвлеченно от других. Так, например, известно, что пероксидазы растений являются многофункциональными ферментами: помимо защиты растений от окислительного стресса (Smith, Hammerschmidt, 1988), они принимают участие в процессах биосинтеза лигнина и деградации ауксина, оказывая влияние на рост и морфогенез растения (Quiroga et al., 2000; Savitsky et al.t 1999); Генетическое и физиологическое изучение мутантов с изменениями морфологии и/или гормонального статуса (в том числе и мутантов по генам пероксидаз) позволяет получить наиболее полную информацию о генетическом контроле процессов развития и регуляции гормональных сигнальных путей.

Доступность информации о нуклеотидной последовательности генома Arabidopsis и множества других ресурсов, имеющихся в базах данных, во многом упрощает задачу исследований, однако функции большей части генов еще неизвестны. Ограниченную информацию из баз данных можно извлечь о взаимодействии генов. Поэтому исследование и локализация мутаций, а также анализ взаимодействия гено^-по-прежнему актуальны.

Цели и задачи исследования:

1. Генетический и морфо-физиологический анализ мутантов с изменениями структуры побега.

2. Локализация генов на генетической карте A.thaliana.

3. Изучение взаимодействия генов на основе анализа двойных мутантов и характера генной экспрессии; построение схем генетической регуляции процессов роста и развития побега.

4. Анализ структурно-функциональных особенностей генов ABR, AS2 и трех генов пероксидаз у растений дикого типа и мутантов.

Научная- новизна. Идентифицированы новые гены ТЛЕ и CUR, оказывающие плейотропное влияние на развитие побега. Выявлена мутация erg, не имеющая качественного фенотипического проявления на уровне растения, но повышающая способность к регенерации побегов в культивируемых in vitro тканях. Показано сцепление гена CRG с геном LE, находящимся на хромосоме I, гены CUR и PXD локализованы на генетической карте A.thaliana.

Установлено, что ген ТАЕ является негативным регулятором меристематической активности. Впервые обнаружен ген, утрата функции которого приводит к формированию на листьях эктопических побегов, при этом показано, что ген ТАЕ осуществляет репрессию всех гомеобоксных KNOXT-енов класса I -STM, KNAT1, KNAT2, KNAT6.

Ген ABR является положительным регулятором экспрессии гена LFY. Выявлена нуклеотидная замена в последовательности мутантного гена abr> приводящая к замене в аминокислотной последовательности, в участке, входящем в каталитический центр протеинкиназы ABR:

Получены данные об участии гена LE в координации различных гормональных сигналов. Обнаружено эпистатическое взаимодействие гена LE с геном NA и комплементарное взаимодействие с геном CRG.

Обнаружена мутация pxd, исследование которой впервые позволило установить соответствие 3-х изоформ анионной пероксидазы кодирующему их гену Р53 (АТРА2). Выявлены четыре замены в аминокислотной последовательности гена .RAD.

Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты вносят важный вклад в изучение генетической регуляции развития побега Arabidopsis. Предложенные схемы взаимодействия генов дополняют существующие представления о генетическом контроле функционирования меристемы и растяжения клеток междоузлий. Результаты анализа последовательностей генов Р53, Р54, Р57 и двух участков межгенных пространств у рас Columbia и Dijon A.thaliana дают новую информацию о внутривидовом полиморфизме и могут быть использованы для получения новых молекулярных маркеров. Создание маркеров CAPS и SCAR способствует насыщению молекулярно-генетической карты хромосомы-V A.thaliana молекулярными маркерами. Обнаруженная связь сайт-специфических различий в белке PXD (P53/ATPA2) с электрофоретической подвижностью изоформ позволяет рассматривать этот белок в качестве удобной модели структурно-функционального анализа пероксидаз.

Апробация работы. Основные результаты исследования были представлены: на VII молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2000 г.); VII Международной конференции молодых ученых «Проблемы физиологии растений и генетики на рубеже третьего тысячелетия» (Киев, 2000 г.); I научной конференции памяти Грегора Менделя (Москва, 2001 г.); VI Международной конференции «Биоантиоксидант» (Москва, 2002 г.); II Международной конференции по анатомии и морфологии растений (Санкт-Петербург, 2002 г.); 2-й конференции МОГиС им. Вавилова «Актуальные проблемы генетики» (Москва, 2003 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 150 страницах, состоит из введения, обзора литературы, глав «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», заключения, выводов и списка литературы, включающего 185 источников. Работа содержит 44 рисунка и 18 таблиц.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ, программы «Ведущие научные школы» (№ НШ-1731.2003.4), Федеральной целевой программы "Интеграция" (№2.1-А0075) и программы РАН «Молекулярно-генетические и хромосомные маркеры в разработке современных методов селекции и семеноводства».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Растительный материал и условия выращивания. В работе использованы линии A.ihaliana из коллекции кафедры генетики МГУ (Янушкевич, 1985): К-156 (мутанты Je-2, pxd, erg); К-122 (мутанты tae, agr, «хлорофильный», «пятнистый»); К-150 (мутант аЪг). Путем возвратных скрещиваний мутанты выделены в чистые линии. Мутант сиг получен в лаборатории проф. Тарасова В.А (ИОГен). Для изучения взаимодействия генов и локализации мутаций использовались также мутанты из Института генетики растений и агрикультуры (Гатерслебен, Германия) и международного банка семян ABRC (Arabidopsis Biological Resource Center at Ohio State). Растения выращивали при 16-часовом (ДД) или 8-часовом (КД) фотопериоде при интенсивности освещения 4000 лк.

Генетическое картирование. Частоту рекомбинации при картировании по морфологическим маркерам определяли методом произведений, который был разработан Fisher, Balmakund (1928) и Immer (1930) (Серебровский, 1970). При картировании по молекулярным маркерам частоту рекомбинации рассчитывали по формуле Koornneef, Stam (1987).

Тесты на чувствительность к гормонам. Анализировали 7-дневные проростки, выращенные на средах с различными концентрациями каждого из гормонов: 0,01 - 10 мкМ нафтилуксусной кислоты (НУК) и бензиламинопурина (БАЛ), 0,0001 -10 мкМ - эпибрассинолида (ЭБР).

Культура ткани in vitro. Каллусы получали из листовых эксплантов на среде Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962). Стандартное содержание гормонов в среде: НУК - 0,5 мг/л, БАП - 0,2 мг/л, в других вариантах менялось содержание БАП - 0,05 мг/л, и среды не содержащие БАП.

Электрофорез белков. Навески тканей растирали в буферном растворе (0,4М Tris/HCl pH 6,8, сахароза 10%) в соотношении: корни - 1:4, каллусы -1:10, остальные ткани - 1:1. Электрофорез проводили в 13% полиакриламидном геле (ПААГ) по методике Davis (1964) с модификациями. Гели сканировали с помощью сканера Scan Magic (963 6S). Профили получали при помощи компьютерной программы Scion Image, работающей по принципу денситометра. Процент активности вычисляли по высоте пиков соответствующих полосам на геле.

Влияние стрессовых факторов на активность. изоформ пероксидаз.

Растения выращивали на среде Квитко (Квитко, 1960) при t 22-24'C. Для изучения влияния гипертермии растения выдерживали в течение 5 ч при t +42*С, гипотермии - в течение 4-х сут при t +3eC, ИУК и паракват -проводили однократное опрыскивание растворами 10 мкМ и 50 мкМ, соответственно. На четвертые сутки после обработки экстракт белков, полученный из стеблей растений, использовали для проведения электрофореза в ПААГ.

Выделение ДНК проводили по методу Dellaporta et al. (1983).

Выделение РНК проводили с использованием кита фирмы «Qiagen» (США) по протоколу фирмы-производителя. Для синтеза первой цепи кДНК использовали реактивы и протокол фирмы «Amersham Biosciences».

Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Праймеры синтезировали в фирме «Синтол» (Россия). Для проведения ПЦР использовали реактивы и протоколы фирмы «Силекс» (Россия). Для изучения экспрессии генов использовали метод ПЦР продуктов обратной транскрипции (ОТ-ПЦР). Относительный уровень экспрессии определяли как отношение выхода продукта ОТ-ПЦР исследуемого гена к продукту гена аденинфосфорибозилтрансферазы APTJ, имеющего конститутивную экспрессию, как описано в Cowling et al. (1998).

Для элюции ДНК из агарозного геля использовали DEAE-мембрану (Whatman DE81). Секвенирование нуклеотидных последовательностей заказывали в межинститутском ЦКП «Геном». Для клонирования RAPD-фрагмента был использован лабораторный штамм E.coli JM109 и набор для клонирования pGEM-T vector system II (Promeg, USA).

Компьютерные методы анализа. В работе использовали следующие программы и базы данных: «ТАШ» (http://www.arabidopsis. org) - база данных Arabidopsis; Translate (http://cn.expasy.org/toolsA - трансляция генов in silico; Geno3D (http://geno3d-pbil.ibcp.fr/) - построение трехмерной структуры белков; Swiss-Prot и RasMol - программы визуализации трехмерных структур; BLAST (http://www.ncbi.n1m.nih.gov/BLAST') - поиск гомологичных белковых и нуклеотидных последовательностей; ClustalW (httpV/www.ebi.ac.uk/clustalwA) - получение множественных выравниваний нуклеотидных и аминокислотных последовательностей; GeneDoc -визуализация выравниваний. Multildent (http://cn.expasv.org/toolsA - оценка изоэлектрической точки белков (pi) по их последовательности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Морфологические и генетические особенности мутанта

taeniata.

Мутация taeniata (tae) оказывает плейотропный эффект на развитие растения. Экспрессивность гена tae зависит от температуры и фотопериода.

В условиях КД на цветоносах мутанта наблюдалось нерегулярное чередование фертильных «цветков» аномальной морфологии и боковых побегов. Аномальные цветки характеризовались замещением околоцветника на вегетативные органы и часто располагались в пазухах кроющего листа, что позволяет их рассматривать как промежуточные структуры между вегетативным побегом и цветком. Это свидетельствует о том, что у мутанта tae не происходит скачкообразного перехода вегетативной меристемы во флоральную. По-видимому, ген ТАЕ принимает участие в этом переходе. Как в условиях КД, так и ДД у растений tae наблюдалась фасциция стебля, нарушение расположения органов соцветия, стручки у мутантных растений укорочены и могут иметь дополнительные плодолистики, подобно стручкам мутантов civ (clvl, clv2, clvS). Возможно, действие ТАЕ комплементарно действию группы генов CLV, функцией которых является ограничение размера меристемы.

Растения, выращенные при высокой температуре (28-35°С день/ 25°С ночь) не отличались от растений дикого типа - раса Blanes (Табл. 1, Рис. 1а). При температуре день 25-27°С / ночь 20-22°С, как розеточные, так и стеблевые листья мутанта tae были сужены и имели неровный, «оплавленный» край (Рис.16).

Таблица 1. Морфология листьев растений Blanes и tae при различных условиях выращивания.

Условия: t°C день/ночь; световой день Морфология листьев

Blanes Хае

25-27°С / 20-22°С; 16 ч. нормальная узкий лист с «оплавленным» краем

22°С/ 19°С; 8 ч. нормальная сложный лист с розетками

22°С/ 19°С; 16 ч. нормальная сложный лист с розетками

28°С/25°С; 14 ч. нормальная нормальная

35 °С/25°С; 14 ч. нормальная нормальная

I_I

а б в

Рис. 1. Морфология розеточных листьев дикого типа и мутанта tae. a) дикий тип; б) tae при t день 25-27°С / ночь 20-22°С; в) tae при t -19-22°C.

При температуре 19-22°С на краю листа развивались дополнительные листочки, и на жилках отдельных розеточных листьев мутанта формировались меристематические очаги активности, из которых возникали укороченные побеги - розетки (Рис.1 в).

По литературным данным, к формированию меристем на листьях приводит эктопическая экспрессия гомеобоксных генов у трансгенных растений различных видов (Hake et al., 1995; Ori et al., 1999; Vollbrecht et al., 1991; Avivi et al., 2000). Известно, что у Arabidopsis гомеобоксные KNOX гены класса I - KNAT1, KNAT2, KNAT6 и STM отвечают за поддержание меристемы в недифференцированном состоянии. Во время развития листа эти гены репрессируются (Lincoln et al., 1994; Long et al., 1996; Semiarti et al., 2001). Мы исследовали экспрессию этих генов в листьях мутанта tae при помощи метода ОТ-ПЦР.

В листьях мутанта tae обнаружена экспрессия генов KNAT2 и STM, которая не наблюдалась в листьях дикого типа. Выявлено усиление экспрессии генов KNAT1 и KNAT6 в листья мутанта tae по сравнению с диким типом. Это свидетельствуют о том, что ген ТАЕ является негативным регулятором всех KNOX генов класса I.

Известно, что гены AS1 и AS2 являются негативными регуляторами генов KNAT. У мутантов по этим генам на зрелых листьях обнаруживались клетки, обладающие характеристиками меристематических клеток, однако, в отличие от мутанта tae, формирования меристемы и эктопических побегов не происходило. Экспрессии STM тоже не наблюдалось. Более того, известно, что сам ген STMнегативно регулирует AS1 и AS2 (Byrne et al., 2000; Byrne et al., 2002; Semiarti et al., 2001).

Итак, в меристеме экспрессируются гены STM и KNAT, которые необходимы для поддержания меристематической функции клеток, при развитии органа включаются гены ТАЕ и AS, которые репрессируют первую группу генов.

Схема 1

Поддержание меристематической функции • клеток а

I KNAT1

ТАЕ—IS7M—| AS1-AS2—1 Ш12

{ | KNAT6

KNAT1

Дифф еренцировка клет пк

Схема 2

Поддержание меристематической функции

1ГТТРТ nv

Рис.2. Схемы возможного участия гена ТАЕ в генетической регуляции перехода меристемы побега к процессу морфогенеза.

На основании проведенных исследований можно предложить 2 возможные схемы взаимодействия генов ТАЕи STM, KNAT1, KNAT2, KNAT6 (Рис.2). Согласно первой схеме ТАЕ подавляет действие STM, позволяя, таким образом, экспрессироваться генам AS1 и AS2, которые, в свою очередь, подавляют экспрессию KNAT. Во второй схеме предполагается, что ТАЕ одновременно является репрессором STM и KNAT, действуя независимо от генов ASl и AS2.

В обзоре Barton (2001) высказывается предположение о существовании связи между действием ауксина и репрессией STM. У мутантов tae ранее было выявлено пониженное содержание ауксина (Полянская и др. 1997). Возможно, репрессия STM осуществляется, геном ТАЕ через действие ауксина.

2. Изучение мутанта abruptas при помощи молекулярно-генетических

методов анализа.

Мутант abruptus (abr) также характеризовался нарушениями развития цветоноса. Изучение этого мутанта было начато в лаборатории ранее, и на основании анализа двойных мутантов был сделан вывод о комплементарном взаимодействии генов ABR и LFY(Ежова и др.,2000). В нашу задачу входило выявление характера этого взаимодействия при помощи исследования экспрессии методом ОТ-ПЦР. В цветоносах мутанта abr уровень продукта гена LFY был приблизительно в 100 раз ниже по сравнению с диким типом, что свидетельствует о положительной регуляции LFY геном ABR.

Мы провели анализ последовательности мутантного гена abr и обнаружили замену цитозина на тимин во втором экзоне, в позиции 1260 от стартового кодона. Мутация приводит к замене аминокислоты глицин на глутаминовую кислоту в белковой последовательности ABR в положении 318. Множественное выравнивание аминокислотных последовательностей мутанта abr и дикого типа с серин-треониновыми протеинкиназами других организмов, в том числе грибов, животных и человека, показало, что аминокислота глицин находится в консервативной позиции для всех

проанализированных протеинкиназ. Эти данные согласуются с информацией Christensen et al, (2000), выделяющих в этом гене 13 консервативных аминокислот (в том числе Glu 318), которые входят в каталитический центр протеинкиназы ABR/PID. Исследования, проведенные в нашей лаборатории совместно с коллегами из Санкт-Петербурга, а также работы зарубежных авторов, свидетельствуют об участии этого фермента в полярном транспорте ауксинов (Калинина и др., 2000; Benjamins et al., 2001).

3. Морфологические особенности мутанта curly и локализация гена CURL Уна I хромосоме.

Мутация curly {cur) вызывает кручение стебля и всех латеральных органов - листьев, цветоножек, стручков. Кроме того, у мутанта сиг наблюдается нарушение филлотаксиса.

Мы локализовали ген CUR на I хромосоме. Анализ генетических расстояний между геном CUR и генами DIS2, LE, CLV1 и API показывает, что ген CUR находится в положении 86-89 сМ с правой стороны от генов DIS2, LE и с левой стороны от генов API и CLV1 (Рис.3).

Рис. 3. Положение гена CUR на генетической карте хромосомы I A.thaliana. Цифрами указаны расстояния в сМ.

Проведенный анализ литературы свидетельствует, что в данной области хромосомы ранее не было обнаружено генов, мутации в которых приводят к сходному фенотипу.

4. Морфологические, физиологические и генетические особенности

мутанта lepida-2.

Мутант lepida-2 (le-2) характеризуется изменением гормонального статуса. Растения te-2, представляют собой карлики с нарушением растяжения клеток стебля. У этого мутанта выявлена измененная реакция одновременно на несколько гормонов - ауксины, цитокинины и брассиностероиды. У мутанта обнаружено увеличение количества устьиц и расположение их кластерами на верхней стороне розеточных листьев, подобно мутанту с нарушенным биосинтезом брассиностероидов cpd (Serna, Fenoll, 2000). Выявлена способность ЭБР частично восстанавливать рост пшокотилей мутанта, однако рост корней не восстанавливался. Этот факт и результаты других тестов (отсутствие конститутивного светового ответа, который характерен для брассиностероидных мутантов; отсутствие восстановления роста стебля и цветоножек при аппликации ЭБР на верхушку цветоноса), свидетельстуют о том, что 1е не является мутантом по биосинтезу брассиностероидов. Мы пришли к выводу, что ген LE участвует в координации различных гормональных сигналов и является позитивным регулятором роста стебля (Лебедева и др., 2004).

Каллусы, полученные из листьев растений линии К-156, не прошедших возвратные скрещивания, отличались высокой способностью к регенерации. После проведения 3-х возвратных скрещиваний каллусы из растений к-2 потеряли эту способность, что привело к выводу о существовании мутации в другом гене, которую мы назвали erg (callus regeneration). Мутация erg не имеет фенотипических проявлений на уровне целого растения. Расщепление растений F2 от скрещивания линий К-156 и К-1 по способности к регенерации in vitro свидетельствует, что мутация erg наследуется как рецессивный моногенный признак. Выявлено сцепление гена CRG с геном LE, который находится на I хромосоме; расстояние между этими генами составляет 35сМ. Каллусы двойных мутантов le erg отличались более высокой способностью к регенерации, чем erg на фоне дикого типа, что свидетельствует о комплементарном взаимодействии генов LE и CRG.

Ген NA является негативным регулятором роста стебля. По данным Ежовой и др. (2002) у мутантов по этому гену нарушен гиббереллиновый ответ. Мы исследовали взаимодействие генов LE и NA по анализу растений в поколениях F1 и F2 от скрещивания мутантов по этим генам.

ЛИ.—\LE-~*- клеток

междоузлий

УЛпа1Л1£ палЛЖЬЕ

Растяжение

УАшО£1е

Дикий тпп

ЯАХАШе

памМе

паиа1*1е

Рис.4. Фенотипы растений поколения F2 от скрещивания мутантов па и 1е-2.

При отсутствии взаимодействия гетерозиготные растения по двум генам должны были иметь фенотип гетерозиготных растений ИАпа, т.к. па является полудоминантной мутацией, а 1е-2 - рецессивной. Однако двойные гетерозиготы (ИАпаЬЕ1е) имели высоту главного цветоноса приблизительно в 40 раз больше, чем у растений ИАпа (Рис.4). Растения гомозиготные по мутации па и гетерозиготные по 1е (папаЬЕ1е) были ниже, чем двойные гетерозиготы, но значительно выше и мощнее гомозиготных па. Следовательно, даже находясь в гетерозиготном состоянии, 1е-2 способна частично эпистатировать проявления полудоминантной аллели па. Анализ двойных мутантов по этим генам показал, что снижение активности гена ЬЕ вызывает восстановление роста стебля и апикального доминирования у растений, несущих мутацию па, причем выраженность этих признаков зависит от дозы генов па и 1е.

Таким образом, ген ЬЕ эпистатически взаимодействует с геном ИА, что свидетельствует об участии генов ИА и ЬЕ в одном морфологическом процессе - растяжении клеток междоузлий.

5. Анализ изменений спектра изоформ пероксидаз у мутантаpxd и локализация гена PXD на V хромосоме.

Мутантная линия К-156, из которой был выделен мутант 1е, несла также мутацию, которую мы назвали pxd. Эта мутация изменяет подвижность трех изоформ анионной пероксидазы, которые присутствуют во всех органах растения (Рис.5).

Мутантные растения pxd после первого возвратного скрещивания на родительскую расу Dj отличались задержкой старения и увеличением габитуса. Известно, что пероксидазы растений, помимо защиты клеток от окислительного стресса (Smith, Hammerschmidt, 1988), оказывают влияние на процессы роста и морфогенеза, принимая участие в биосинтезе лигнина и деградации ауксина (Quiroga et al. 2000; Savitsky et al., 1999).

Рис.5. Спектры пероксидаз растений дикого типа (Dj) и мутанта pxd.

Изучаемые изоформы являются самыми активными среди анионных пероксидаз, поэтому предполагалась связь фенотипических изменений с мутацией в гене РХВ. Мутация была взята в анализ и выделена в чистую линию. Однако морфометрические характеристики растений pxd после второго возвратного скрещивания не подтвердили влияния мутации на габитус растений. Вероятно, это объясняется тем, что мутация не приводит к изменению активности изоформ.

После воздействия на растения стрессовых факторов, таких как гипертермия и паракват, активность изучаемых изоформ возрастает, обработка раствором ИУК приводит к повышению пероксидазной активности, после воздействия холодом активность понижается. Это свидетельствует об участии изучаемых изоформ пероксидаз в стрессовом ответе и, возможно, в катаболизме ИУК.

Для картирования гена PXD использовали RAPD-маркер (random amplified polymorphic DNA marker) (Williams et al., 1990), который выявил полиморфизм между Dj и pxd (праймер Х01, разработан фирмой «Operon Technologies», США). Полиморфный фрагмент приблизительно 1600 п.н. присутствовал у Dj и отсутствовал у pxd. С помощью анализа поколения F2 мы определили, что расстояние от этого маркера до гена PXD составляет 6,5 сМ. Полиморфный фрагмент был клонирован, секвенирован и локализован в начале 5-ой хромосомы, в ВАС-клоне MYH9 (Рис.6). Для подтверждения локализации гена PXD на основании последовательности полиморфного фрагмента был создан более специфичный SCAR-маркер (sequence characterized amplified region) (Paran, Michelmore 1993). В растениях F2 SCAR-маркер (sRAPDl) показывал такое же сцепление с геном PXD, как и RAPD1 маркер, что подтверждает данные о совместном наследовании гена PXD и клонированного фрагмента.

В области локализации маркера находилось несколько генов пероксидаз, один из которых, Р57 (по номенклатуре Tognolli et а/.,2002), был нами секвенирован. В нуклеотидной последовательности этого гена обнаружен ряд незначимых замен, на основании одной из которых был сконструирован CAPS-маркер (CAPS P37) (Parsons, Heflich et al., 1997).

Рис. 6. Локализация гена РХО на молекулярно-генетической карте хромосомы VA.thaliana. P55-P57- гены кодирующие пероксидазы.

Расстояние от PXD до CAPSpj7 составило ПсМ; это позволило локализовать ген PXD в области расположения генов Р53 и Р54. Секвенирование обоих генов позволило выявить четыре замены в аминокислотной последовательности гена Р53, который также известен под названием АТРА2 (Ostergaard et al., 1996). В позиции 21 лейцин заменен на валин, замена локализована в сигнальном пептиде, поэтому на конформацию зрелого белка влияния не оказывает. В позиции 172 валин замещен изолейцином (обе аминокислоты имеют алифатические группы и не несут заряда). В позиции 180 серии (гидроксильная группа) заменен на фенилаланин (ароматическая группа). В позиции 270 аспарагин (не несет заряда) замещен аспарагиновой кислотой (заряд отрицательный). Предполагается, что последние две замены могут оказывать влияние на конформацию белка и его заряд.

Известно, что, несмотря на обилие экспрессирующихся генов пероксидаз (из 73 генов экспрессируется 60), белков образуется гораздо меньше. Один из трех белков, которые, по сообщению Welinder et al. (2002), удалось идентифицировать - ATP A2. Обнаружено сходство характеров экспрессии гена Р53/АТР А2 (Nielsen et al., 2001; Ostergaard et al., 1996; Welinder et al., 2002) с характером активности изоформ пероксидаз, контролируемых геном PXD. Обнаружена полная гомология аминокислотных последовательностей продуктов гена pxd и гена Р53 у Col и совпадение электрофоретической подвижности изучаемых пероксидаз у этих линий. Сравнение предполагаемых пространственых структур белков Р53 из Dj и pxd, построенных при помощи программы Geno3D, обнаружило меньшую компактность белка Р53 из Dj.

Savitsky et al. (1998, 1999) идентифицировали в аминокислотных последовательностях некоторых пероксидаз растений 5 элементов структурного сходства с ауксин-связывающими белками. Эти же элементы мы обнаружили в последовательности пероксидазы Р53/АТРА2. Это свидетельствует о возможном участии этой пероксидазы в катаболизме ауксина и согласуется с увеличением активности анализируемых изоформ после обработки растений ИУК.

Таким образом, полученные данные позволяют предполагать идентичность генов PXD и АТР А2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показали, что мутации в генах ТАЕ, CUR и LE оказывают плейотропное действие на развитие цветоноса и розеточных листьев, что связано с изменениями в гормональном статусе или влиянием на транскрипцию других генов, контролирующих морфогенез побега.

Выдвинуты предположения о функциях генов ТАЕ и LE. Выявлена новая мутация erg, не имеющая качественного фенотипического проявления на уровне растения, но повышающая способность к регенерации побегов в культивируемых in vitro тканях. Исследования генетических взаимодействий гена LE с генами CRG и NA выявили комплементарность действия генов в первом случае и эпистатическое взаимодействие во втором. Предложены схемы возможного участия генов NA и LE в регуляции растяжения клеток междоузлий A.thaliana и участия гена ТАЕ в генетической регуляции процесса перехода меристемы побега к морфогенезу.

Сравнение фенотипа нового мутанта сиг с другими подобными мутантами и локализация гена CUR приводят к заключению, что до нас этот ген описан не был.

Обнаружена мутация pxd, исследование которой позволило установить соответствие 3-х изоформ анионной пероксидазы кодирующему их гену Р53 (АТРА2).

В ходе выполненной работы были получены сведения о нуклеотидных последовательностях нескольких участков ДНК экотипов Dj и Blanes, которые были отправлены в GeneBank (Табл.2). Информация о CAPSp57 маркере, выявляющем полиморфизм между расами Col и Dj, отправлена в арабидопсисную базу данных ТАШ. (в соответствии с правилами базы данных TAIR маркер был переименован в MSUCAPS-P57).

Таблица 2. Информация, представленная в базу данных GeneBank.

№ Записи Ген Раса

AY519358 Р57 / АТР13 /prxrlO Dijon

AY519359 Р53/АТРА2 Dijon

AY519360 Р54/АТР29 Dijon

AY519361;AY519362 межгенное пространство, ВАС клон MYH9 Dijon

AY519483 AS2 Blanes

ВЫВОДЫ

1. Функцией гена ТАЕ является негативная регуляция меристематической активности. Этот ген участвует в процессах перехода вегетативной меристемы во флоральную. Ген ТАЕ является негативным регулятором транскрипции гомеобоксных генов STM, KNAT1, KNAT2, KNAT6, то есть геном-регулятором более высокого порядка.

2. Ген ABR является положительным регулятором транскрипции гена LFY. Мутация abr вызывает замену аминокислоты (глицин -> глутаминовая кислота в положении 318), в участке, входящем в каталитический центр протеинкиназы ABR.

3. Ген LE участвует в координации различных гормональных сигналов и является позитивным регулятором роста стебля. Ген LE эпистатически взаимодействует с геном NA; нарушение активности гена LE приводит к восстановлению роста стебля и апикального доминирования у растений, несущих доминантную мутацию па.

4. Новый ген CUR, мутация в котором приводит к скручиванию надземных органов растения, локализован на хромосоме I в районе 8689сМ.

5. Ген PXD контролирует образование трех изоформ анионной пероксидазы, активность которых возрастает при обработке ауксином и при стрессовых воздействиях. Ген PXD локализован на молекулярно-генетической карте хромосомы V и, по-видимому, идентичен гену Р53/АТРА2.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лебедева. О.В., Фурсова О.В. Изучение особенностей морфогенеза мутанта Arabidopsis thaliana lepida-2 in vivo и in vitro II Тезисы VII молодежной конференции ботаников. Санкт-Петербург, 2000. С. 129.

2. Лебедева О.В., Фурсова О.В. Изучение мутанта pxd Arabidopsis thaliana с измененным спектром пероксидаз // Тезисы VII конференции молодых ученых «Проблемы физиологии растений и генетики на рубеже третьего тысячелетия» Киев, 2000. С. 99.

3. Лебедева О.В., Фурсова О.В., Полянская И.П., Ежова Т.А. Генетический и изоферментный анализ мутанта pxdl Arabidopsis thaliana II Тезисы научной конференции памяти Грегора Менделя. Москва, 2001. С. 72.

4. Лебедева О.В., Мусин СМ., Радюкина Н.Л., Ежова Т.А. Гваяколовые пероксидазы Arabidopsis thaliana: изменение изоферментного спектра под воздействием мутации PXD II Тезисы VI Международной конференции «Биоантиоксидант». Москва, 2002. С. 347-349.

5. Лебедева О.В., Солдатова О.П. Плейотропное действие мутации lepida (le) на морфогенез растений Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Тезисы II Международной конференции по анатомии и морфологии растений. Санкт-Петербург, 2002. С.368-369.

6. Лебедева О. В., Ежова Т. А., Мусин С. М., Радюкина Н. Л., Шестаков С. В. Ген PXD контролирует образование трех изоформ анионных пероксидаз Arabidopsis thaliana IIИзвестия АН. Сер. Биол. 2003. №2. С. 159-168.

7. Ежова Т.А., Лебедева О.В., Огаркова О.А., Пенин А.А., Солдатова О.П., Шестаков СВ. Arabidopsis thaliana - модельный объект генетики растений. М.: МАКС Пресс, 2003.219 с.

8. Лебедева О.В.,. Ежова Т.А. Плейотропное действие мутации taeniata на морфогенез побега и листа растений Arabidopsis thaliana // Материалы 2-й конференции МОГиС им. Вавилова «Актуальные проблемы генетики». Москва, 2003. Т. 2. С. 246.

9. Склярова О.А., Лебедева О.В., Ежова Т.А. Эпистатическое взаимодействие мутаций по генам NANA и LEPIDA, контролирующим рост стебля у Arabidopsis thaliana.// Материалы 2-й конференции МОГиС им. Вавилова «Актуальные проблемы генетики». Москва, 2003. Т. 2. С. 254-255.

Ю.Солдатова О.П., Лебедева О.В., Ежова Т.А. Роль генов ABRUPTUS (ABR) и LEAFY (LFY) в развитии эмбрионов Arabidopsis thaliana. II Материалы 2-й конференции МОГиС им. Вавилова «Актуальные проблемы генетики». Москва, 2003. Т. 2. С. 256.

П.Лебедева О. В., Ежова Т. А., Шестаков С. В. Локализация и молекулярный анализ гена PAD, кодирующего анионную пероксидазу Arabidopsis thaliana//Доклады Академии наук. 2004, Т. 394, №1. С.41-43.

12.Лебедева О. В., Склярова О. А., Ежова Т. А. Роль генов NANA и LEPIDA в регуляции роста стебля Arabidopsis thaliana II Генетика. 2004. Т. 40. №5.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Т.А.Ежовой за неоценимую помощь и внимательное отношение на всех этапах выполнения работы.

Искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории Н.Л.Радюкиной, О.П.Солдатовой и ААПенину, от каждого из которых в любой момент можно было получить теоретическую или практическую помощь.

Проф. S.Melzer (University of Liege, Belgium), а также в.н.с. С.М.Мусину (ВНИИ картофельного хозяйства) за предоставленную возможность выполнения части работы в руководимых ими лабораториях.

Глубокую признательность заведующему кафедрой генетики МГУ академику РАН С.В.Шестакову за интерес к работе и ее всестороннюю поддержку, а также всему коллективу кафедры генетики МГУ.

Издательство ООО "МАКС Пресс". Лицензия ИД № 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 23.03.2004 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 312. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. ТелУФакс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В .Ломоносова.

PHOi'S

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Лебедева, Ольга Владимировна

Введение

Обзор литературы

1. Генетический контроль ранних этапов развития побега

2. Влияние транспорта ауксинов на развитие побега

3. Влияние гиббереллинов и брассиностероидов на рост стебля и 19 листьев

4. Взаимодействие гормонов

5. Взаимодействие ауксинов и пероксидаз

6. Влияние пероксидаз на рост и развитие растений

7. Гены пероксидаз

Материалы и методы

1. Растительный материал и условия выращивания растений ф 2. Генетическое картирование

3. Физиологические тесты и культура ткани in vitro

4. Сканирующая электронная микроскопия

5. Определение активности и изоферментного состава пероксидаз

6. Выделение нуклеиновых кислот

7. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

8. Клонирование ПЦР-продуктов

9. Компьютерные методы анализа

10. Методы статистического анализа

Результаты и обсуждение

1. Морфологические и генетические особенности мутанта taeniata.

1.1. Генетический анализ линии К

1.2. Фенотипическая характеристика мутанта tae

1.3. Анализ экспрессии KNOX генов класса I в листьях мутанта tae.

1.4. Анализ последовательности гена AS2 и анализ экспрессии генов 55 AS1 и AS2 у мутанта tae

1.5. Схемы возможного участия гена ТЛЕ в генетической регуляции 56 перехода меристемы побега к процессу морфогенеза

2. Изучение мутанта abruptus при помощи молекулярно- 59 генетических методов анализа

2.1. Анализ взаимодействия генов ABRUPTUS иIEAFY на основе 59 характера экспрессии этих генов

2.2. Анализ последовательности мутантного гена аЬг

3. Морфологические особенности мутанта curly и локализация гена 64 CURLY на I хромосоме

3.1. Морфологические особенности мутанта curly

3.2. Локализация гена CUR на генетической карте A.thaliana

4. Морфологические, физиологические и генетические особенности мутанта lepida

4.1. Генетический анализ линии К

4.2. Морфологические особенности мутанта 1е

4.3. Изменение чувствительности к фитогормонам у мутанта 1е

4.4. Взаимодействие генов LE и CRG

4.5. Взаимодействие генов LE и NA

5. Анализ изменений спектра изоформ пероксидаз у мутанта pxd и 90 локализация гена PXD на V хромосоме

5.1. Анализ наследования изменных изоформ пероксидаз

5.2. Анализ анионных изоформ пероксидаз в различных тканях 91 растений

5.3. Влияние стрессовых факторов на активность изоформ 98 пероксидаз, контролируемых геном PXD

5.4. Компьютерный анализ последовательностей генов пероксидаз

5.5. Локализация гена PXD при помощи молекулярных маркеров

5.6. Анализ нуклеотидных и аминокислотных последовательностей пероксидаз Р53 и Р

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana"

Развитие цветоноса растения - сложный многоэтапный процесс, зависящий от множества факторов внутренней и внешней среды. Среди внешних факторов' основными являются продолжительность фотопериода и интенсивность света, температурные условия, питание и влажность, а также стрессовые факторы. При помощи рецепторов растение получает сигналы из внешней среды и реагирует на них изменением активности генов. Активацией и репрессией генов осуществляется полный контроль всех внутренних процессов в растении. Гормональные сигналы являются основным связующим звеном координации развития и ответных реакций различных частей растения. Каждый из этапов развития: формирование вегетативной меристемы, закладка и развитие латеральных органов - листьев и пазушных меристем, а затем переход вегетативной меристемы во флоральную, контролируется множеством генов, которые состоят в сложной иерархии, изученной в настоящее время лишь частично. Выявление новых компонентов, установление их функции и связи с другими факторами этой системы является основной задачей изучения развития растений, в решении которой большую роль играет анализ: мутантов. В результате исследования мутантов1 растений сейчас созданы первые генетические модели эмбрионального развития, роста междоузлий, индукции цветения и морфогенеза цветка. Однако эти модели еще далеко не полные, поиск и изучение новых генов способствует их дополнению и коррекции.

Плейотропные эффекты многих генов не позволяют рассматривать основные процессы, которые они контролируют, отвлеченно от других. Так, например, известно, что пероксидазы растений участвуют в защите от окислительного стресса (Smith, Hammerschmidt, 1988). Однако пероксидазы окисляют широкий спектр органических субстратов и продукты их окисления оказываются вовлеченными в другие весьма важные процессы. Показано, что пероксидазы оказывают влияние на процессы роста и морфогенеза растения, участвуя в процессах биосинтеза лигнина и деградации ауксина (Quiroga ef al., 2000; Savitsky et al., 1999). Сопряженность процессов развития с адаптивными реакциями растений на окислительный стресс, вызванный как внешними стрессовыми факторами, так и внутренними процессами, является следствием прикрепленного образа жизни и особенностей онтогенеза растений.

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., благодаря малому размеру генома, миниатюрности, самоопыляемости и высокой плодовитости растений в настоящее время стал излюбленным объектом генетических исследований. К 2000 году было завершено полное секвенирование генома Arabidopsis. Содержание в базах данных этой и многочисленной другой информации во многом упрощает задачу исследований. Так, например, после определения функции гена и его картирования можно провести анализ генов, расположенных в области его локализации и определить наиболее вероятных кандидатов на роль исследуемого гена, и дальнейшие исследования, в первую очередь, проводить с этими кандидатами. Однако, несмотря на ценность информации, содержащейся в базах данных, функции большей части генов еще неизвестны, также ограниченную информацию можно получить о взаимодействии генов путем анализа баз данных. Поэтому исследование и локализация мутаций, а также анализ взаимодействия генов с использованием мутантов по-прежнему актуальны.

Цели и задачи исследования:

1. Генетический и морфо-физиологический анализ мутантов с изменениями структуры побега.

2. Локализация генов на генетической карте A.thaliana.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Лебедева, Ольга Владимировна

выводы

Функцией гена ТАЕ является негативная регуляция меристематической активности. Этот ген ТАЕ участвует в процессах перехода вегетативной меристемы во флоральную. Ген ТАЕ является негативным регулятором транскрипции гомеобоксных генов STM, KNAT1, KNAT2, KNAT6, то есть геном-регулятором более высокого порядка.

Ген ABR является положительным регулятором транскрипции гена LFY. Мутация abr вызывает замену аминокислоты (глицин—>глутаминовая кислота в положении 318), в участке, входящем в каталитический центр протеинкиназы ABR.

Ген LE участвует в координации различных гормональных сигналов и является позитивным регулятором роста стебля. Ген LE эпистатически взаимодействует с геном NA; нарушение активности гена LE приводит к восстановлению роста стебля и апикального доминирования у растений, несущих доминантную мутацию па.

Новый ген CUR, мутация в котором приводит к скручиванию надземных органов растения, локализован на хромосоме I в районе 86-89сМ.

Ген PXD контролирует образование трех изоформ анионной пероксидазы, активность которых возрастает при обработке ауксином и стрессовых воздействиях. Ген PXD локализован на молекулярно-генетической карте хромосомы V и, по-видимому, идентичен гену Р53/АТР А2.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лебедева О.В., Фурсова О.В. Изучение особенностей морфогенеза мутанта Arabidopsis thaliana lepida-2 in vivo и in vitro 11 Тезисы VII молодежной конференции ботаников. Санкт-Петербург, 2000. С. 129.

4. Лебедева О.В., Мусин С.М., Радюкина H.JL, Ежова ТА. Гваяколовые пероксидазы Arabidopsis thaliana: изменение изоферментного спектра под воздействием мутации PXD // Тезисы VI Международной конференции «Биоантиоксидант». Москва, 2002. С. 347-349.

6. Лебедева О. В., Ежова Т. А., Мусин С. М., Радюкина Н. JL, Шестаков С. В. Ген PXD контролирует образование трех изоформ анионных пероксидаз Arabidopsis thaliana И Известия АН. Сер. Биол. 2003. №2. С. 159-168.

7. Ежова Т.А., Лебедева О.В., Огаркова О.А., Пенин А.А., Солдатова О.П., Шестаков С.В. Arabidopsis thaliana - модельный объект генетики растений. М.: МАКС Пресс, 2003. 219 с.

10. Солдатова О.П., Лебедева О.В., Ежова Т.А. Роль генов ABRUPTUS (ABR) и д-, LEAFY (LFY) в развитии эмбрионов Arabidopsis thaliana. И Материалы 2-й конференции МОГиС им. Вавилова «Актуальные проблемы генетики». Москва, 2003. Т. 2. С. 256.

П.Лебедева О. В., Ежова Т. А., Шестаков С. В. Локализация и молекулярный анализ гена PXD, кодирующего анионную пероксидазу Arabidopsis thaliana // Доклады Академии наук. 2004, Т. 394, №1. С.41-43.

12. Лебедева О. В., Склярова О. А., Ежова Т. А. Роль генов NANA и LEPIDA в регуляции роста стебля Arabidopsis thaliana II Генетика. 2004. Т. 40. №5.

БЛАГОДАРНОСТИ

Искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории Н.Л.Радюкиной, О.П.Солдатовой и А.А.Пенину, от каждого из которых в любой момент можно было получить теоретическую или практическую помощь.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования; показали, что мутации в: генах ТАЕ, CUR и LE оказывают плейотропное действие на развитие цветоноса и розеточных листьев. Развитие мутантных признаков tae зависит от температуры; и фотопериода. Фенотип мутантных растений, выращенных при коротком световом дне, свидетельствует об участии гена ТАЕ в процессах перехода от вегетативного .Ах развития растения к генеративному. Розеточные листья мутанта характеризуются развитием эктопических побегов, которые наблюдаются лишь у трансгенных растений 35S::KNAT1 (Lincoln et al., 1994) и двойных мутантов filуаЬЗ (Kumaran et al., 2002). Исследования экспрессии генов STM, KNAT1, KNAT2 и KNAT6 в листьях мутанта tae позволили: сделать вывод о том, что ТАЕ является негативным регулятором этих гомеобоксных генов. Тот факт, что ген STM стоит на более высокой ступени иерархии! среди других известных KNOX генов класса I;. позволяет сделать вывод, что нами идентифицирован новый ген - регулятор гомеобоксных генов5 более высокого порядка. Предложены схемы возможного; участия гена ТАЕ в генетической регуляции процесса перехода меристемы побега к морфогенезу.

Мутация в гене CUR приводит к кручению; черешков; листьев, стебля, цветоножек и стручков растения, а также изменению количества органов цветка. Сравнение фенотипа мутанта сиг с другими подобными»мутантами и локализация гена CUR на хромосоме I в районе 86-89сМ приводят к заключению, что до нас этот ген описан не был.

В результате проведенных нами физиологических тестов продемонстрирована измененная чувствительность мутанта 1е-2 к нескольким гормонам одновременно. Выявлена: способность эпибрассинолида частично восстанавливать рост гипокотилей мутанта, кроме того, у мутанта обнаружено увеличение количества устьиц и расположение их кластерами на верхней стороне розеточных листьев, подобно мутанту с нарушением биосинтеза брассиностероидов cpd (Serna, Fenoll, 2000). Однако также получены доказательства того, что 1е-2 не является мутантом ; по биосинтезу брассиностероидов. Нами сделан вывод, что ген LE участвует в координации различных гормональных сигналов и является позитивным регулятором роста стебля. Выявлена новая мутация erg, не имеющая качественного фенотипического проявления на уровне растения, но повышающая способность к регенерации побегов в культивируемых in vitro тканях. Исследования генетических взаимодействий гена LE с генами CRG и NA выявили комплементарность действия генов в первом случае и эпистатическое взаимодействие во втором. Кроме того, обнаружено сцепление генов LE и CRG. Анализ растений в поколении F2 от скрещивания мутантов /е-2 u na привел к заключению о восстановлении роста стебля и апикального доминирования у растений, несущих доминантную мутацию па при одновременном нарушении активности гена LE. Предложена схема участия генов NAylLEb регуляции растяжения клеток междоузлий A. thaliana.

Продолжение исследований мутанта abr при помощи молекулярно-генетических методов позволили выявить существенное снижение количества продукта гена LFY у мутанта abr, и сделать вывод о положительной регуляции LFY геном ABR. Анализ последовательности мутантного гена abr обнаружил замену цитозина на тимин во втором экзоне, в позиции 1260 от стартового кодона, которая приводит к замене аминокислоты глицин на глутаминовую кислоту в белковой последовательности в положении 318. Эта аминокислота находится в консервативной позиции, в участке, входящем в каталитический центр протеинкиназы ABR.

Обнаружена мутация pxd, исследование которой позволило > установить соответствие 3-х изоформ пероксидазы кодирующему их гену Р53 (АТРА2). Анализ спектра анионных пероксидаз в различных частях и тканях растения привел к заключению, что ген PXD, контролирует образование наиболее активных изоформ среди анионных пероксидаз. С помощью ДНК-маркеров CAPS и RAPD типов проведено молекулярно-генетическое картирование гена PXD. Определена его позиция в начале хромосомы V A.thaliana, в области* расположения генов пероксидаз Р53 w Р54. Сравнительный анализ последовательностей этих генов расы Dj и линии/ш/ выявил значимые замены в последовательности гена Р53, также известного под названием АТР (Ostergaard et al., 1996). Кроме того, во-первых, несмотря на обилие экспрессирующихся генов пероксидаз (из 73 генов экспрессируется 60), белков образуется гораздо меньше. Один из трех белков, которые, по сообщению Welinder et al.(2002), удалось идентифицировать — ATP А2, таким образом, доказана не только экспрессия этого гена, но и образование белкового продукта. Во-вторых, обнаружено сходство характеров экспрессии гена Р53/АТР А2 (Nielsen et aL, 2001; Ostergaard et al., 1996; Welinder et al., 2002) с характером активности изоформ пероксидаз, контролируемых геном PXD. В-третьих, обнаружена полная гомология аминокислотных последовательностей продуктов гена pxd и гена Р53 у Col и совпадение электрофоретических подвижностей изучаемых пероксидаз у этих линий. В-четвертых, предполагаемая пространственная структура белка Р53 из Dj менее компактна, чем из pxd. Исследователями Savitsky et al. (1999) идентифицированы 5 элементов структурного сходства аминокислотных последовательностей некоторых пероксидаз растений с ауксин-связывающими белками. Эти же элементы мы обнаружили в последовательности пероксидазы Р53/АТРА2. Это свидетельствует о возможном участии пероксидазы Р 53/АТРА2 в катаболизме ауксина и согласуется с увеличением активности изучаемых нами? изоформ после обработки растений ИУК. Полученные данные являются свидетельствами в пользу того, что ген PXD идентичен гену пероксидазы Р53 (АТРА2).

Результаты молекулярно-генетического анализа генов Р53, Р54 и Р57 у различных линий A. thaliana дают новую информацию о характере генетического полиморфизма пероксидаз у растений. Обнаруженная связь сайт-специфических различий в белке PXD (Р53) с электрофоретической подвижностью изоформ позволяет рассматривать этот белок в качестве удобной модели структурно-функционального анализа пероксидаз.

В ходе выполняемой работы были получены сведения о нуклеотидных последовательностях нескольких участков ДНК экотипов Dj и Blanes, которые были отправлены: в GeneBank (Табл.22). Информация о CAPSp57 маркере, выявляющем полиморфизм между расами Col и Dj, отправлена в арабидопсисную базу данных TAIR (в соответствии с правилами базы данных TAIR маркер был переименован в MSUCAPS-P57).

В результате наших исследований удалось идентифицировать ряд генов, мутации в которых позволили определить их роль в развитии растения и изучить генные взаимодействия.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лебедева, Ольга Владимировна, Москва

1. Андреева В.А. Фермент пероксидаза. М.:Наука, 1988. 128 с.

2. Бургутин А.Б., Муснн С.М., Бутенко Р.Г. Сегрегация биохимических генетических детерминант у сомаклональных вариантов межвидового соматического гибрида картофеля // Физиология растений. 1994; Т. 41. № 6. С.843-852.

3. Ежова Т.А., Ондар У.Н., Солдатова О.П., Кузнецова Т.В. Изучение роли гена abruptus в дифференцировке цветоносов у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Докл. Акад. Наук. 1997. Т. 354. № 6. С. 839-842.

4. Ежова Т.А., Ондар У.Н., Солдатова О.П., Маманова Л.Б. Генетическое и физиологическое изучение карликовых мутантов Arabidopsis thaliana (L) Heynh. // Онтогенез. 1997a. Т. 28. № 5 с. 344-351.

5. Ежова Т.А., Солдатова О .П. , Калинина А.Ю., Медведев С.С. Взаимодействие генов ABRUPTUS/PINOID и LEAFY в процессе флорального морфогенеза у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Генетика. 2000. Т. 36. № 12. с.1-6.

6. Ежова Т.А., Солдатова О.П., Коф Э.М., Участие гена ABRUPTUS, контролирующего морфогенез Arabidopsis thaliana в регуляции роста и морфогенеза в культуре in vitro // Физиология растений. 1999. Т. 46. № 6 . С. 865-870.

7. Ежова Т.А., Солдатова О.П., Склярова О.А. Ген NANA — регулятор делений и растяжений клеток стебля Arabidopsis thaliana (L.) // Генетика. 2002. т. 39. 1. С. 63-71.

8. Калинина А.Ю., Ежова Т.А., Голубева Н.В., Донец И.С., Маркова И.В., Медведев С.С. Полярный транспорт ауксина у мутанта abruptus Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Вестник СПбГУ. Сер.З. 2000. Вып. 1(№3).

9. Ю.Квитко К.В. Асептическая культура Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. и перспективы ее использования в ботанических исследованиях. Вестник Ленинградского университета. 1960, 15, серия биол., 3. с. 47 -56.

10. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа. 1990. 352 с.

11. Лебедева О. В., Ежова Т. А., Шестаков С. В. Локализация и молекулярный анализ гена PXD, кодирующего анионную пероксидазу Arabidopsis thaliana // Доклады академии наук. 20046, Т. 394, №1. С.41-43.

12. Лебедева О. В., Ежова Т. А., Мусин С. М., Радюкина Н. Л., Шестаков С. В. Ген PXD контролирует образование трех изоформ анионных пероксидаз Arabidopsis thaliana II Известия академии РАН. Сер. Биол. 2003. №2. С. 159168.

13. Лебедева О. В., Склярова О. А., Ежова Т. А. Роль генов NANA и LEPIDA в регуляции роста стебля Arabidopsis thaliana II Генетика. 2004a. T.40. № 5.

14. Серебровский А.С. Генетический анализ. М.: Изд-во "Наука". 1970. С. 288290.

15. Янушкевич С.И. Использование арабидопсис в практических занятиях по общей генетике. М: Изд. МГУ, 1985. 62.С.

16. Alba C.M. Isoperoxidases and laccase like ensymes related with indole-acetic acid oxidation activity and lignification on peach fruits.// Plant perox. newslett. 1997. V.ll.

17. Aloni R. Differentiation of vascular tissues. // Annu. Rev. Plant Physiol. 1987.V. 38.P. 179-204.

18. Azpiroz R., Wu Y., LoCascio J.C., Feldmann K.A. An Arabidopsis brassinosteroid-dependent mutant is blocked in cell elongation.// Plant Cell. 1998. V. 10. P. 219-230.

19. Barton M. K., Poethig R. S. Formation of the shoot apical meristem in Arabidopsis thaliana: an analysis of development in the wild type and in the shoot meristemless mutant. // Development 1993. V. 119. P. 823-831.

20. Barton M. Leaving the meristem behind: regulation of KNOX genes.// Genome Biol. 2001. V.2 (1):REVIEWS 1002. Jan 09. Review. P. 1-3.

21. Baurle I., Laux T. Apical meristems: the plant's fountain of youth //BioEssays. Wiley Periodicals, Inc. 2003. V. 25.P.961-970.

22. Beaudoin N., Serizet C., Gosti F., Giraudat J. Interactions between abscisic acid and ethylene signaling cascades.// Plant Cell. 2000. V. 12(7). P.l 103-1115.

23. Benjamins R., Quint A., Weijers D., Hooykaas P., Offringa R. The PINOID protein kinase regulates organ development in Arabidopsis by enhancing polar auxin transport.//Development. 2001. V.128(20). P. 4057-4067.

24. Bennet S.R.M., Alvarez J., Boosinger G., Smyth D.R. Morphogenesis in pinoid mutants of Arabidopsis thaliana II Plant J. 1995. V. 8 (4). P. 505-520.

25. Bennett M.J., Marchant A., Green H.G., May S.T., Ward S.P., Millner P.A., Walker A.R., Schulz В., Feldmann K.A. Arabidopsis AUX1 gene: a permease-like regulator of root gravitropism.// Science. 1996. V. 16;273(5277). P. 948-950.

26. Berleth Т., Jurgens G. The role of the monopterous gene in organising the basal body region of the Arabidopsis embryo // Development. 1993. V. 118. P. 575-587.

27. Bishop G.J., Koncz С. Brassinosteroids and plant steroid hormone signaling.// Plant Cell. 2002. V.14. Suppl:S 197-110.

28. Blazquez M., Soowal L., Lee I., Weigel D. LEAFY expression and flower initiation in Arabidopsis. //Development. 1997. V. 124. P. 3835-3844.

29. Botella M.A., Quesada M.A., Kononowicz A.K., Bressan R.A., Pliego F., Hasagawa P.M., Valpuesta V. Characterization and in situ localization of a salt-induced tomato peroxidase mRNA. // Plant. Mol. Biol. 1994. V. 25.P. 105-114.

30. Breda C., van Huystee R.B., Esnault R. Differential expression of two peanut peroxidase cDNA clones in peanut plants and cells in suspension culture in response to stress.// Plant Cell Rep. 1993. V. 12. P. 268-272.

31. Byrne M., Timmermans M., Kidner C., Martienssen R. Development of leaf shape.// Curr. Opin. Plant Biol. 2001. V. 4. P. 38-43.

32. Byrne, M.E., Barley, R., Curtis, M., Arroyo, J.M., Dunham, M., Hudson, A., and Martienssen, R.A. Asymmetric leaves 1 mediates leaf patterning and stem cell function in Arabidopsis Л Nature. 2000. V. 408. P. 967-971.

33. Byrne, M.E., Simorowski, J., and Martienssen, R.A. ASYMMETRIC LEAVES 1 reveals knox gene redundancy in Arabidopsis.ll Development. 2002. V. 129. P. 1957-1965.

34. Carland F.M., McHale N.A. LOP I: a gene involved in auxin transport and vascular patterning in Arabidopsis.il Development. 1996. V. 122(6). P. 18111819.

35. Cary A.J., Liu W., Howell S.H. Cytokinin action is coupled to ethylene in its effects on the inhibition of root and hypocotyl elongation in Arabidopsis thaliana seedlings.//Plant Physiol. 1995. V. 107(4). P.1075-1082.

36. Cella R., Carbonera D. Peroxidases and morphogenesis. // Plant Perox. Newslett. 1997. V. 10. P. 24-29.

37. Chance В., Maehly A.C. Assay of catalases and peroxidases // Methods in Enzymol. 1955. V.2. P.764-775.

38. Chen J.J., Janssen B.J., Williams A., Sinha N. A gene fusion at a homeobox locus: alterations in leaf shape and implications for morphological evolution.// Plant Cell. 1997. V. 9(8). P. 1289-304.

39. Choe S., Dilkes B.P., Fujioka S., Takatsuto S., Sakurai A., Feldmann К.А. The DWF4 gene of Arabidopsis encodes a cytochrome P450 that mediates multiple 22-hydroxylation steps in brassinosteroid biosynthesis.// Plant Cell. 1998. V. 10. P. 231-243.

40. Choe S., Dilkes B.P., Gregory B.D. The Arabidopsis dwarfl mutant is defective in the conversion of 24-methylenecholesterol to campesterol in brassinosteroid biosynthesis // Plant Physiol. 1999. V. 119(3). P. 897-907.

41. Christensen S.K., Dagenais N., Chory J., Weigel D. Regulation of auxin response* by the protein kinase PINOID.II Cell. 2000. V. 18;100(4). P. 469-478.

42. Chuck G., Lincoln C., Hake S. KNAT1 induces lobed leaves with ectopic meristems when overexpressed in Arabidopsis II Plant Cell. V 8 (8). P. 12771289.

43. Clark G.B., Sessions A., Eastburn D.J., Roux S.J. Differential expression of members of the annexin multigene family in Arabidopsis. II Plant Physiol. 2001.1. V.126(3). P.1072-1084.

44. Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. CLAVATA3 is a specific regulator of shoot and floral meristem development affecting the same processes as CLAVATA1.1 I Development. 1995. V. 121. P. 2057-2067.

45. Clark S.E., Williams R.W., Meyerowitz E.M. The CLAVATA1 gene encodes a putative receptor kinase that controls shoot and floral meristem size in Arabidopsis.il Cell. 1997. V. 16;89(4). P. 575-585.

46. Clouse S.D., Langford M., McMorris T.C. A brassinosteroid-insensitive mutant in Arabidopsis thaliana exhibits multiple defects in growth and development.// Plant Physiol. 1996. V. 111(3). P.671-678.

47. Cowling R. J., Kamiya Y., Seto #., HarberdN.P. Gibberellin Dose-Response Regulation of GA4 Gene Transcript Levels in Arabidopsis. // Plant Physiol. 1998. V.117.P. 1195-1203.

48. Cross J.W. Cycling of auxin-binding protein through the plant cell: pathways in auxin signal transduction.//New Biol. 1991. V. 16(9). P.603-615.

49. Davis B.J. Disk electrophoresis to human serum protein // Ann. N.-Y. Acad. Sci. 1964. V. 121 .P.404-427.

50. Dellaporta S.L., Wood J., Hicks J.B. A plant DNA minipreparation: version II. Plant Mol. Biol. Rep. 1983. V. 1. P. 19-21.

51. Dolan J. W., Fields S. Cell-type-specific transcription in yeast.// Biochim. Biophys. Acta. 1991. V. 1088. P. 155-169.

52. Dowd P.F., Hermis D.A., Berhow M.A., Lagrimini L.M. Mechanism of insect resistance in transgenic plants (over) expressing a tobacco anionic peroxidase.// Plant perox. newslett. 14.2000. P. 93-101.

53. Dunford H.B., Horseradish peroxidase: structure and kinetic properties.// In Peroxidase in Chemistry and Biology. 1991. P. 1-23.

54. Fletcher J.C., Bran, U., Running M.P., Simon R. and Meyerowitz E.M. Signaling of cell fate decisions by CLAVATA3 in Arabidopsis shoot meristems. 1999. Science. V. 283. P.1911-1914.

55. Fridborg L., Kuusk S., Moritz Т., Sunberg E. The Arabidopsis dwarf mutant shi exhibits reduced gibberellin responses conffered by overexpression of a new putative zinc finger protein. // Plant Cell. 1999. 11: 1019-1031.

56. Friedrichsen D.M., Joazeiro C.A., Li J., Hunter Т., Chory J. Brassinosteroid-insensitive-1 is a ubiquitously expressed leucine-rich repeat receptor serine/threonine kinase.// Plant Physiol. 2000. V. 123(4). P.1247-1256.

57. Friml J. Isolation and characterisation of novel At PIN genes from Arabidopsis thaliana L. PhD thesis. 2000. Cologne.

58. Fujioka S., Sakurai A. Biosynthesis and metabolism of brassinosteroids.// Physiol Plant. 1997. V. 100. P. 710-715.

59. Fujita H., Syono K. Genetic analysis of the effects of polar auxin transport inhibitors on root growth in Arabidopsis thaliana.// Plant Cell Physiol. 1996. V. 37(8). P. 1094-1101.

60. Galweiler L., Guan C., Muller A., Wisman E., Mendgen K., Yephremov A., Palme K. Regulation of polar auxin transport by AtPINI in Arabidopsis vascular tissue.// Science. 1998. V. 18;282(5397). P. 2226-2230.

61. Gaspar Т., Penel C., Greppin H. Peroxidases: structures and catalytic reactions, biosynthesis, transport and location, physiological roles.// Bull Groupe Polyphenols. 1986. V. 13. P. 159-176.

62. Geldner N., Friml J., Stierhof Y.D., Jurgens G., Palme K. Auxin transport inhibitors block PIN1 cycling and vesicle trafficking.//Nature. 2001. V. 27;413(6854). P.425-428.

63. Greene E.A., Codomo C.A., Taylor N.E., Henikoff J.G., Till B.J., Reynolds S.H., Enns L.C., Burtner C., Johnson J.E., Odden A.R., Comai L., Henikoff S. Spectrumjt of chemically induced mutations from a large-scale reverse-genetic screen in

64. Arabidopsis.ll Genetics. 2003. V. 164(2). P. 731-740.

65. Guilfoyle T.J., Ulmasov Т., Hagen G. The ARF family of transcription factors and their role in plant hormone-responsive transcription.// Cell Mol. Life Sci. 1998. V. 54(7). P. 619-627.

66. Ha C.-H., Kim G.-T., Kim B.-C., Jun J.-H., Soh M.-S., Ueno Y., Machida.Y., Tsukaya H., Nam H.-G. The BLADE-ON-PETIOLE gene controls leaf pattern formation through regulation of meristematic activity.// Development. 2003. V. 130. P. 161-172.

67. Hake S., Char B.R., Chuck G., Foster Т., Long J., Jackson D. Homeobox genes in the functioning of plant meristems. // Philos. Trans. R. Soc. Lond В Biol. Sci. 1995. V. 30;350(1331). P. 45-51.

68. Hay A., Kaur H., Phillips A., Hedden P., Hake S., Tsiantis M. The gibberellin pathway mediates KNOTTED 1-type homeobox function in plants with different body plans. // Curr. Biol. 2002.V.12.P.1557-1565.

69. Hedden P., Proebsting W. M. Genetic Analysis of Gibberellin Biosynthesis. Plant Physiol. 1999. 119: 365-370.

70. Hempel F.D., Weigel D., Mandel M.A., Ditta G., Zambryski P., Feldman L. J., Yanofsky M.F. Floral determination and expression of floral regulatory genes in Arabidopsis. //Development. 1997. V. 124. P. 3845-3853.

71. Higo K, Ugawa Y, Iwamoto M, Korenaga T. Plant cw-acting regulatory DNA elements (PLACE) database: 1999 //Nucl. Acids Res. 1999 .V. 27(1). P. 297-300.

72. Hiraga S., Yamamoto K., Ito H., Sasaki K., Matsui H., Honma M., Nagamura Y., Sasaki Т., Ohashi Y. Diverse expression profiles of 21 rice peroxidase genes.// FEBS Lett. 2000. V. 14;471(2-3). P. 245-250.

73. Ни C., van Huystee R.B. Role of carbohydrate moieties in peanut peroxidases.//

74. Jackson D., Veit В., and Hake S. Expression of maize KNOTTED/-related homeobox genes in the shoot apical meristem predicts patterns of morphogenesis in the vegetative shoot.// Development. 1994. V. 120. P. 405-413.

75. Jaranowski J.K. Gamma-ray induced mutations in Pisum arvense. II Genet Pol. 1976. 17: 478-495.

76. Kerstetter R., Vollbrecht E., Lowe В., Veit В., Yamaguchi J., Hake S. Sequence analysis and expression patterns divide the maize knotted 1-like homeobox genes4* into two classes.// Plant Cell. 1994. V. 6. P. 1877-1887.

77. Klotz K.L., Lagrimini L.M. Phytohormone control of the tobacco anionic peroxidase promoter // Plant. Mol. Biol.1996. V. 31. P. 565-573.

78. Koka C.V., Cerny R.E., Gardner R.G., Noguchi Т., Fujioka S., Takatsuto S., Yoshida S., Clouse S.D. A putative role for the tomato genes DUMPY and CURL-3 in brassinosteroid biosynthesis and response.// Plant Physiol. 2000. V. 122(1). P.85-98.

79. Koornneef M., Elgersma A., Hanhart C.J., van Loenen-Martinet E.P., van Rign L., Zeevart J.A.D. A gibberellin insensitive mutant of Arabidopsis thaliana. II Physiol. Plant. 1985. 65: 33-39.

80. Koornneef M., Stam P. Procedure for mapping by using F2 and F3 population7/ Arabidopsis Inf. Serv. 1987. 25. P. 35-40.

81. Krizek D. Т., Mandava N. B. Influence of spectral quality on the growth response of intact bean plants to brassinosteroid, a growth-promoting steroidal lactone. I. Stem elongation and morphogenesis.// Physiol. Plant. 1983. V. 57. P.317-323.

82. Kumaran M.K., Bowman J.L., Sundaresan V. YABBY polarity genes mediate the repression of АЖЮотеоЬох genes in Arabidopsis.// Plant Cell. 2002. V.14(l 1). P. 2761-2770.

83. Lagrimini L.M. Analysis of peroxidase function in transgenic plants.// In: KG Welinder, SK Rasmussen, С Penel & H Greppin, eds, Plant Peroxidases: Biochemistry and Physiology, Univ Geneva.1993. P. 301-306.

84. Lagrimini L.M. The role of tobacco anionic peroxidase in growth and development. // In Plant Peroxidases: Biochemistry and Physiology, University of Geneva. 1996. P. 235-242.

85. Lagrimini L.M., Gingas V., Finger F., Rothstein S., Liu T. Characterization of antisense transformed plants deficient in the tobacco anionic peroxidase. // Plant Physiol. 1997. V. 114(4). P. 1187-1196.

86. Lenhard M., Jtirgens G., Laux T. The WUSCHEL and SHOOTMER1STEMLESS genes fulfil complementary roles in Arabidopsis shoot meristem regulation. // Development. 2002.V. 129. P. 3195-3206

87. Lenhard M., Laux T. Formation and maintenance of the shoot meristem.// Curr. Op. Plant Biol. 1999. V. 2. P. 44-50.

88. Li J., Chory J. A putative leucine-rich repeat receptor kinase involved in brassinosteroid signal transduction.// Cell. 1997. V. 5;90(5). P. 929-938.

89. Li J., Nam K.H. Regulation of brassinosteroid signaling by a GSK3/SHAGGY-like kinase.// Science. 2002. V. 15;295(5558). P. 1299-1301.

90. Li J., Nam K.H., Vafeados D., Chory J. BIN2, a new brassinosteroid-insensitive locus in Arabidopsis.il Plant Physiol. 2001.V. 127(1). P. 14-22.

91. Li J.M., Nagapal P., Vitart V., McMorris T.C., Chory J. A role for brassinosteroids in light-dependent development of Arabidopsis.il Science. 1996. V. 27. P. 398-401.

92. Li Y., Hagen G., and Guilfoyle T.J. Altered morphology in transgenic tobacco plants that overproduce cytokinins in specific tissues and organs. // Dev. Biol. 1992. V. 153. P. 386-395.

93. Liu C., Xu Z., Chua N.H. Auxin polar transport is essential for the establishment of bilateral symmetry during early plant embryogenesis.// Plant Cell. 1993. V. 5(6). P. 621-630.

94. Lomax T.L., Muday G.K., Rubery P. Auxin transport. // In plant hormones: physiology, biochemistry, and molecular biology. PJ Davies, Ed. (Norwell: Kluwer Academic Press). 1995. P. 509-530.

95. Long J.A., Moan E.I., Medford J.I., Barton M.K. A member of the KNOTTED class of homeodomain proteins encoded by the STM gene of Arabidopsis.il Nature. 1996. V. 4;379(6560). P. 66-69.

96. Lu C., Fedoroff N. A mutation in the Arabidopsis HYL1 gene encoding a dsRNA binding protein affects responses to abscisic acid, auxin, and cytokinin.// Plant Cell.2000. V. 12(12). P. 2351-2366.

97. Marinescu G., Badea E., Babeanu C., Glodeanu E. Peroxidase system activity in leaves of cucumber plants as marker of growth stimulant treatment.// Plant Perox. Newslett 2000. V. 14. P. 79-85.

98. Matsuoka M., Ichikawa H., Saito A., Tada Y., Fujimura Т., Kano-Murakami Y. Expression of a rice homeobox gene causes altered morphology of transgenic plants.// Plant Cell. 1993. V.5(9). P. 1039-1048.

99. Mayer KF, Schoof H, Haecker A, Lenhard M, Jurgens G, Laux T. Role of WUSCHEL in regulating stem cell fate in the Arabidopsis shoot meristem. // Cell. 1998. V.l 1;95(6). P. 805-815.

100. Melzer S., Kampmann G., Chandler J., Apel K. FPF1 modulates the competence to X. flowering in Arabidopsis.ll Plant J. 1999. V. 18(4). P. 395-405.

101. Moerschbacher B.M. Plant peroxidases: involvement in response to pathogen. // Topics and detailed literature on molecular, biochemical and physiological aspects. In: Penel C, Gaspar Th, Greppin H, eds, Plant Peroxidases. 1992. Univ Geneva. P. 91-99.

102. Moffat B.A., McWhinne E.A., Agarwhal S.K., Schaff D.A. The adenine phosphoribosyltransferase-encoding gene of Arabidopsis thaliana. II Gene. 1994. V.143. P. 211-216.

103. Nadeau J.A., Sack. F.D. The Arabidopsis mutant mustaches is defective in guard cell shape and pore formation. // International Arabidopsis Meeting. 1997. P.49.

104. Nick P., Furuya M. Induction and fixation of polarity early steps in plant morphogenesis.// Development, Growth and Differentiation. 1992. V. 34. P. 115125.

105. Noguchi Т., Fujioka S., Choe S., Takatsuto S., Yoshida S., Yuan H., Feldmann K.A., Tax F.E. Brassinosteroid-insensitive dwarf mutants of Arabidopsis accumulate brassinosteroids. // Plant Physiol. 1999. V. 121(3). P. 743-752.

106. Oka M., Miyamoto K., Okada K., Ueda J. Auxin polar transport and flower formation in Arabidopsis thaliana transformed with indoleacetamide hydrolase (iaaH) gene.// Plant Cell Physiol. 1999. V. 40(2). P. 231-237.

107. Ori N., Eshed Y., Chuck G., Bowman J. L., Hake, S. Mechanisms that control knox gene expression in the Arabidopsis shoot.// Development 2000. V. 127. P. 55235532.

108. Ostergaard L., Abelskov A.K., Mattsson O., Welinder K.G. Structure and organ specificity of an anionic peroxidase from Arabidopsis thaliana cell suspension culture.// FEBS Lett. 1996. V. 2;398(2-3). P. 243-247.

109. Ostergaard L., Pedersen A.G., Jespersen H.M., Brunak S., Welinder K.G. Computational analyses and annotations of the Arabidopsis peroxidase gene family.// FEBS Lett. 1998. V. 14;433(l-2). P. 98-102.

110. Paran I. Michelmore R.W. Development of reliable PCR-based markers linked to downey milder resistance genes in lettuce. // Theor. Appl. Genet. 1993.V. 85. P. 985-993.

111. Parsons B.L., Heflich R.H. Genotypic selection methods for the direct analysis of point mutations. // Mutat. Res. 1997. V. 387. P. 97-121.

112. Penel C., Carpin S., Crevecoeur M., Simon P., Greppin H. Binding of peroxidase toI

113. Ca -pectate: Possible significance for peroxidase function in cell wall. // Plant V Perox. Newslett. 2000. V. 14. P. 33-40.

114. Penel C., Greppin H. Binding of plant isoperoxidases to pectin in the presence of calcium.// FEBS Lett. 1994. V. 343. P. 51-55.

115. Prigge M.J., and Wagner D.R. The Arabidopsis SERRATE gene encodes a zinc-finger protein required for normal shoot development.// Plant Cell. 2001. V. 13. P. 1263-1279.

116. Quiroga M., Guerrero C., Botella M.A., Barcelo A., Amaya I., Medina M.I., Alonso F.J., de Forchetti S.M., Tigier H., Valpuesta V. A tomato peroxidase involved in the synthesis of lignin and suberin.// Plant Physiol. 2000. V. 122(4). P. 1119-1127.

117. Ratcliffe O., Bradley D.J., Coen E.S. Separation of shoot and floral identity in Arabidopsis. II Development. 1999. V. 126. P. 1109-1120.

118. Reid J.B., Ross J.J., Swain S.M. Internode length in Pisum: Anew slender mutant with elevated levels of Cl9 gibberellins.// Planta. 1992. V.188. P. 462^167.

119. Reinhardt D., Mandel Т., Kuhlemeier С. Auxin regulates the initiation and radial position of plant lateral organs. // Plant Cell. 2000. V.12(4). P. 507-518.44

120. Reinhardt D., Pesce E.R., Stieger P., Mandel Т., Baltensperger K., Bennett M., Traas J., Friml J., Kuhlemeier C. Regulation of phyllotaxis by polar auxin transport.// Nature. 2003. V. 20; 426(6964). P.255-260.

121. Sachs Т. Cell polarity and tissue patterning in plants //Development. 1991.V.1.P.83-93.

122. Sakamoto Т., Kamiya N., Ueguchi-Tanaka M., Iwahori S., Matsuoka M. KNOX homeodomain protein directly suppresses the expression of a gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem.// Genes Dev. 200l.V. 1; 15(5). P.581-590.

123. Satina S., Blakeslee A.F., Avery A.G. Demonstration of the three germ layers in the shoot apex of Datura by means of induced polyploidy in periclinal chimeras. // Am. J. Bot. 1940. V.27. P. 895-905.

124. Savitsky Р.А., Gazaryan I.G., Tishkov V.I., Lagrimini L.M., Ruzgas Т., Gorton L. Oxidation of indole-3-acetic acid by dioxygen catalysed by plant peroxidases: specificity for the enzyme structure // Biochem J. 1999. V.15 (340). P. 579-583.

125. Schmiilling Т., Beinsberger S., De Greef J., Schell J., Van Onckelen H., Spena A. Construction of a heat inducible chimeric gene to increase the cytokinin content in transgenic plant tissue.// FEBS Lett. 1989. V. 249. P.401-406.

126. Schultz E.A., Haughn G.W. LEAFY, a homeotic gene that regulates inflorescence development in Arabidopsi//Plant Cell. 1991. V.3. P.771-781.

127. Serikawa K.A., Martinez-Laborda A., Zambryski P. Three knotted 1-like homeobox genes in Arabidopsis II Plant Mol Biol. 1996 . V.32(4). P.673-683.

128. Serna L., Fenoll C. Stomatal development in Arabidopsis: how to make a functional pattern.// Trends Plant Sci. 2000. V. 5(11). P. 458-460.

129. Sinha N.R., Williams R.E., Hake S. Overexpression of the maize homeobox gene, KNOTTED-1, causes a switch from determinate to indeterminate cell fates.//Genes Dev. 1993. V. 7(5). P. 787-795.

130. Skoog F., Miller C.O. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultivated in vitro.// Symp. Soc. Exp. Biol. 1957. V. 11. P.l 18-131.

131. Smith J.A., Hammerschmidt R. Comparative study of acidic peroxidases associated with induced resistance in cucumber, muskmelon and watermelon. // Physiol. Mol. Plant Pathol. 1988. V. 33. P. 255-261.

132. Smith L.G., Greene B:, Veit В., and Hake S. A dominant mutation in the maize homeobox gene, Knotted-1, causes its ectopic expression in leaf cells with altered fates. // Development .1992. V. 116. P. 21-30.

133. Stewart R.N., and Burk L.G. Independence of tissues derived from apical layers in ontogeny of the tobacco leaf and ovary.// Am. J. Bot. 1970. V. 57. P. 1010-1016.

134. Tang Y., N. Liang. Characterization of the photosynthetic induction response in a Populus species with stomata barely responding to light changes. // Tree Physiol. 2000. V. 20. P. 969-976.

135. Tognolli M., Overney S., Penel C., Greppin H., Simon P. A genetic and enzymatic survey of Arabidopsis thaliana peroxidases. // Plant Perox. Newslett. 2000. V. 14. P. 3-12.

136. Tognolli M., Penel C., Greppin H., Simon P. Analysis and expression of the class III peroxidase large gene family in Arabidopsis thaliana.// Gene. 2002. V.288. P.129-138.

137. Treisman R. The serum response element.// Trends Biochem. Sci. 1992. V. 17(10).1. P. 423-426.

138. Trotochaud A. E., Нао Т., Wu G., Yang Z., and Clark S. H. The CLAVATA1 receptor-like kinase requires CLAVATA3 for its assembly into a signaling complex that includes KAPP and a Rho-related protein.// Plant Cell. 1999. V. 11. P. 393-406.

139. Tsukaya H. Leaf development // The Arabidopsis book. American Soc. of Plant Biol. 2002. P 1-23.

140. Ulmasov Т., Hagen G., Guilfoyle T.J. ARF1, a transcription factor that binds to auxin response elements.// Science. 1997. V. 20;276(5320). V.1865-1868.

141. Vollbrecht E., Veit В., Sinha N., Hake S. The developmental gene Knotted-1 is a member of a maize homeobox gene family.// Nature. 1991. V. 21;350(6315). P. 241243.

142. Warren-Wilson J., Warren-Wilson P. Mechanism of auxin regulations of structural and physiological polarity in plant, tissues, cell and embryos. // Plant Physiol. 1993. V. 20. P. 555-571.

143. Warren-Wilson J., Warren-Wilson P., Walker E. Patterns of tracheary differentiation in lettuce pith exploits: positional control and temperature effects.//Annals of Botany. 1991. V.68. p. 109-128.

144. Weigel D., Alvarez J., Smyth D.R., Yanofsky M.F., Meyerowitz E.M. LEAFY controls floral meristem identity in Arabidopsis // Cell. 1992. V. 69. P. 843-859.

145. Welinder K.G. Plant peroxidases, Structure-function relationships. In Plant Peroxidases 1980-90, Topics and Detailed Literature on Molecular, Biochemica, and Physyological Aspects, University of Geneva, Swetzerland. P 1-24.

146. Welinder K.G. Superfamily of plant, fungal and bacterial peroxidases.// Curr. Opin. Struct. Biol. V.2. 1992. P. 388-393.

147. Welinder K.G., Justesen A.F., Kjaersgard I.V., Jensen R.B., Rasmussen S.K., Jespersen H.M., Duroux L. Structural diversity and transcription of class III peroxidases from Arabidopsis thaliana.ll Eur J Biochem. 2002. V. 269(24). P. 60636081.

148. Whetten R.W., MacKay J.J., Sederoff R.R. Recent advances in understanding lignin biosynthesis //Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. V 49. P. 585-609.

149. Williams R. W. Plant homeobox genes: many functions stem from a common motif. //BioEssays.1998. V. 20. P. 280-282.

150. Williams J.G., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers.// Nucleic Acids Res. 1990. V. 25;18(22). P. 6531-6535.

151. Wilson A.K., Pickett F.В., Turner J.C., Estelle M. A dominant mutation in Arabidopsis confers resistance to auxin, ethylene and abscisic acid.// Mol. Gen. Genet. 1990. V. 222(2-3). P. 377-383.

152. Woodward F.I., C.K. Kelly. The influence of C02 concentration on stomatal density. // New Phytol. 1995. V.131. P. 311-327.

153. Yang S.F., Hoffman N.E. Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants.// Annu Rev Plant Physiol.1984. V. 35. P.155-189.

154. Yang Т., Davies P. J., Reid J.B. Genetic dissection of the relative roles of auxin and gibberellin in the regulation of stem elongation in intact light-grown peas.// Plant Physiol. 1996. V. 110. P. 1029-1034.

155. Yoshizumi Т., Nagata N., Shimada H., Matsui M. An Arabidopsis cell cycle -dependent kinase-related gene, CDC2b, plays a role in regulating seedling growth in darkness.//Plant Cell. 1999. V. 11(10). P. 1883-1896.

156. Zhong R., Taylor J.J., Ye Z.H. Transformation of the collateral vascular bundles into amphivasal vascular bundles in an Arabidopsis mutant.// Plant Physiol. 1999. V. 120(1). P.53-64.

Информация о работе

Лебедева, Ольга Владимировна
кандидата биологических наук
Москва, 2004
ВАК 03.00.15

Диссертация

Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы