Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль гена taeniata в регуляции активности меристем побега Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
ВАК РФ 03.00.15, Генетика
Автореферат диссертации по теме "Роль гена taeniata в регуляции активности меристем побега Arabidopsis thaliana (L.) Heynh."
Ву Хуен Чанг
На правах рукописи
РОЛЬ ГЕНА ТАЕШАТА В РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ МЕРИСТЕМ ПОБЕГА АгаЫйорйъ ИгаИапа (Ь.) НеупЬ.
по специальности 03.00.15 - генетика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
. г-П
д 2 ~
Москва-2009
003461238
Работа выполнена на кафедре генетики Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор биологических наук
Ежова Татьяна Анатольевна
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор биологических наук доктор биологических наук
Гапоненко Александр Константинович Огаркова Ольга Александровна
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:
Кафедра генетики и селекции Санкт-Петербургского Государственного Университета
Защита диссертации состоится «10» февраля 2009г. в 14ч. на заседании диссертационного совета Д 002.214.01 при Учреждении Российской академии наук Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН по адресу: 119991, Москва, ул. Губкина, д. 3. Email: iogen@vigg.ru Факс: (495) 132-89-62.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН по адресу: 119991, Москва, ул. Губкина, д. 3.
Автореферат разослан «_» января 2009г.
Ученый секретарь диссертационнога-есжета,
кандидат биологических наук ( ^ / Синелыцикова Татьяна Аркадьевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В отличие от животных, растения формируют новые органы на протяжении всей жизни. Эта особенность связана с существованием апикальных меристем побега и корня, которые поставляют клетки для развития новых органов. Апикальные меристемы растений сохраняют активность благодаря тому, что содержат пул стволовых клеток, которые способны к самоподдержанию, с одной стороны, и к образованию дифференцирующихся клеток, с другой. По сути меристемы служат нишами стволовых клеток и обеспечивают поддержание их популяции путем сохранения равновесия между процессами деления клеток и их дифференциацией в формирующиеся примордии латеральных органов растения. Примордии латеральных органов также представлены меристематическими клетками (полумеристемами, Тимонин, 2007), время пролиферации которых определяет форму и размеры латеральных органов, а также такие типы вегетативного размножения как вивипария, эмбриоидогения, спорофитный апомиксис и др. Изучение генетического контроля пролиферации меристем и поддержания пула стволовых клеток имеет большое значение не только для понимания фундаментальных вопросов генетики развития растений, но и для разработки новых путей создания растений с новыми типами вегетативного размножения.
У модельного растения АгаЫс1ор$1$ ЛаИапа идентифицирован ряд генов, которые контролируют формирование стволовых клеток и поддержание их пула. Эти гены являются высоко консервативными; усиление их экспрессии приводит к эктопической пролиферации разных типов меристем (листовых, флоральных, побеговых) и к изменениям всех типов органов растения. Очевидно, что для более эффективного использования генов, контролирующих пролиферацию клеток меристем, необходимы дополнительные исследования, направленные на поиск генов, которые способны регулировать активность разных типов меристем и осуществлять органоспецифический контроль за работой генов, поддерживающих меристематическую активность.
Одним из наиболее эффективных методов обнаружения новых генов является мутационный анализ. Для выявления генов, осуществляющих регуляцию пролиферации меристематических клеток, необходимо исследовать мутанты с измененной активностью меристем. В данной работе были проведены исследования мутанта ¡аетШа (1ае) АлИаНапа, который характеризуется аномальной морфологией и образованием эктопических меристем на листьях розетки.
Цель диссертационной работы. Изучение роли гена ТАЕ в регуляции формирования и функционирования меристемы у АлкаНапа и его взаимодействия с другими генами, контролирующими этот процесс.
Задачи исследования:
1. Морфологический анализ мутанта tae.
2. Изучение взаимодействия гена ТАЕ с генами, участвующими в контроле формирования и функционирования меристемы, на основе анализа двойных мутантов и характера генной экспрессии.
3. Построение схемы генетической регуляции активности меристем с участием гена ТЛЕ.
4. Создание новых CAPS маркеров для картирования.
5. Локализация гена ТАЕ на генетической карте A.thaliana.
Научная новизна работы. Выявлен ранее не известный ген, контролирующий пролиферативную активность меристем. Установлено, что функция гена ТАЕ заключается в контроле детерминации листовой, побеговой и флоральной меристем в растениях дикого типа A.thaliana. Установлена локализация гена ТАЕ на генетической карте A.thaliana. Показано, что ген ТАЕ играет ключевую роль в контроле пролиферации листвой меристемы путем подавления экспрессии генов KNATI, KNAT2, KNAT6, STM, WUS и SYD, поддерживающих недетерминированное состояние клеток и пул стволовых клеток. Впервые показано, что ген ТАЕ участвует в регуляции содержания ауксина в тканях листа; накопление ауксина в листьях мутанта tae может являться следствием эктопической экспрессии KNAT генов. Ген ТАЕ является не только регулятором более высокого иерархического порядка по сравнению с ранее описанными негативными регуляторами - генами ASI,2, CLVl,2,3 и ВОР 1,2, но и, отличается от них особенностями экспрессии. На основе изучения генных взаимодействий и экспрессии генов создана схема генетического контроля детерминации клеток листовой меристемы с участием гена ТАЕ.
Выявлено, что эктопические выросты на листьях мутанта tae возникают в результате процессов, похожих на инициацию примордиев листьев на периферии апикальной меристемы побега (накоплением ауксина на периферии листа и экспрессией гомеобоксных генов в его центре), что позволяет предполагать участие гена ТАЕ в контроле этого признака у крестоцветных. Впервые выявлен полиморфизм по уровню экспрессии гомеобоксных генов между природными расами A. thaliana, что свидетельствует о роли гомеобоксных генов в процессе развития листа и их влиянии на форму листа.
Практическая значимость работы. Выявлен ДНК-полиморфизм между расой Blanes-M и другими расами (Dijon-M, Columbia-M, Koeln-M, Enkhiem-M) и линиями (Ler, КЗ 10, mmlR, mmlL, mm5) по 23 CAPS и dCAPS маркерам по всем пяти хромосомам. Полученные данные по анализу ДНК-полиморфизма могут использоваться для планирования экспериментов по молекулярному картированию мутаций, которые получены не только на основе расы Columbia-M и линии Ler, но и на основе рас и маркерных линий, для которых нет информации о молекулярных маркерах.
Апробация работы. Основные результаты исследования были представлены на: XIV школе «Актуальные проблемы биологии развития и биотехнологии» (Звенигород, 2005); Международной школе «Эмбриология и биотехнология» (Санкт-Петербург, 2005); Симпозиуме «Клеточные, молекулярные и эволюционные аспекты морфогенеза», (Москва, 2007); Конференции к 300-летию со дня рождения К.Линнея (Луганск, 2007); XV Международной научной конференции студентов, аспирантов в молодых ученых «Ломоносов» (Москва, апреля 2008); Proceedings of the meeting of the European Society for Evolutionary and Developmental Biology 29 July -2 August 2008, Ghent (Belgium), p.288-289.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 135 страницах, состоит из введения, обзора литературы, глав «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», заключения, выводов и списка литературы, включающего 219 источника. Работа содержит 39 рисунков и 13 таблиц.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (07-04-01515-а; 07-04-12077-офи), ФЦП "Ведущие научные школы" (НШ-4202.2008.4), программы РАН «Динамика генофондов растений, животных и человека».
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Растительный материал и условия выращивания. В работе использованы линии A. thaliana из коллекции кафедры генетики МГУ (Янушкевич, 1985): линия К-122, содержащая мутацию toe, выделенная из линии К-6 (раса Blanes-M), линия К-102 (мутант asi); линия К-118 (мутант sa); линия К-205 (мутант elvi); линия К-150 (мутант abr); линия К-1 (раса Dijon-M); линия К-2 (раса Enkheim-M); линия К-4 (раса Koeln-M); линия К-8 (раса Columbia-M); линия К-310; из международного центра биоресурсов А. thaliana ABRC (Arabidopsis Biological Resource Center): линия CS463 (мутант as2-4); линия CS46 (мутант clv2); линия CS8066 (мутант clv3); из института генетики растений (Гатерслебен, Германия): линия Ler; линия mmlL; линия mmlR; линия mm2; линия mm5; линия mm4 (мутант bp); из лаборатории профессора С.М. На: линия N533520 (мутант bopl) и N575879 (мутант Ьор2); из Института Физиологии растений им. К.А. Тимирязева PAH CYCB1::GUS и DR5::GUS.
Морфологический анализ. Все измерения проводились не менее чем на 15 растениях. Измерение размера эпидермальных клеток проводили на изображениях, полученных с помощью сканирующей электронной микроскопии. В исследовании использовали СЭМ S-450A фирмы "Hitachi" (Япония) с ускоряющим напряжением 15 кВ. GUS-активность определяли по методу Jefferson et al. (1987).
Генетическое картирование с использованием ДНК-маркеров. Использовали CAPS- и dCAPS-маркеры, выявляющие рестрикционный полиморфизм
3
амплифицированных фрагментов. Выделение ДНК проводили по методу Deilaporta et al. (1983). Для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) использовали праймеры, синтезированные в фирмах «Синтол» и «Евроген» (Россия), реактивы и протоколы фирмы «Силекс» (Россия). Для рестрикционного анализа использовали эндонуклеазы рестрикции фирмы "Сибэнзим" (Россия). Анализ продуктов ПЦР и рестрикции проводили с помощью горизонтального электрофореза в агарозном геле с использованием электрофоретической камеры фирмы "Хеликон" (Россия). Частоту рекомбинации рассчитывали по формуле Koornneef, Stam (1987).
Изучение экспрессии генов. Для анализа экспрессии генов использовали полуколичественный метод оценки уровня мРНК в растениях - метод ПЦР продуктов обратной транскрипции (ОТ-ПЦР) и метод ПЦР в реальном времени (Real-Time). Выделение РНК проводили с использованием кита фирмы «Qiagen» (США) по протоколу фирмы-производителя. Для синтеза первой цепи кДНК использовали реактивы и протокол фирмы «Силекс». Для анализа экспрессии генов KNAT1 и CYCBI использовали химерные гены с репортерном геном ß-глюкуронидазы (GUS). Относительное содержание активного ауксина определяли с использованием химерного гена DR5::GUS. GUS-активность определяли используя в качестве субстрата X-gluc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl ß-D-glucuronide) фирмы "Duchefa".
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МУТАНТА taeniata
Мутант tae характеризовался рядом морфологических изменений. Наиболее заметное изменение, которое обозначено в названии мутанта (taeniata - лентовидный) - узкие листья, которые имели асимметричную форму, «оплавленный» край и
неровную поверхность (рис.1). Листья характеризовались меристематической листьях иногда дополнительные
мутанта tae аномальной активностью, на формировались
Рисунок 1. Морфология розеточных листьев дикого типа (а) и мутанта ¡ае с образованием дополнительных выростов и листьев (б), и розетки листьев (в).
меристематические очаги, из которых возникали дополнительные листовые ё лопасти по краю листа или настоящие листочки с прилистникам, то есть лист усложнялся (рис.1 б). Иногда на листьях 1ае развивались новые розетки листьев (рис.1 в), из которых формировались побеги с цветками. При стандартных условиях выращивания приблизительно у 23% мутантных растений наблюдалось образование
лопастей по краю листа, у 54% растений 1ае формировались дополнительные листочки, розетки листьев и почки на листьях, 2% почек развивались в побеги, которые в дальнейшее дали цветки и стручки.
Кроме изменений морфологии розеточных листьев, мутант 1ае показал плейотропное изменение на всех стадиях онтогенеза. Мутантные проростки иногда имели три семядоли. Характерный фенотип мутанта (узкие листья, не ровная поверхность) проявлялся рано, уже на стадии первых настоящих листьев. Мутантные растения, развивались медленнее, чем растения дикого типа. Во время, когда растения расы Вкпеэ-М заканчивали стадию плодоношения, мутанты формировали только первые стручки.
Проявление мутантных признаков растений ¡ае зависело от условий выращивания. В люминостате в условиях короткого светового дня (8 часов) растения мутанта не отличались от дикого типа ни по структуре листа, ни по скорости развития. И у мутанта, и у дикого типа наблюдалось формирование воздушных розеток, которые отсутствовали в условиях длинного дня.
При выращивании в условиях длинного светового дня (в теплице), морфология цветоноса мутанта отличалась от растений дикого типа нарушением филлотаксиса органов соцветия (рис.2). Этот признак характерен для мутантов с нарушением полярного транспорта ауксина. Приблизительно у 10% растений наблюдалась фасциация стебля (рис.2).
Стручки у мутантных растений укорочены и имеют утолщение на концах. Подобные феномены (фасциация стебля, утолщенные стручки) характерны для мутантов clv (elvi, clv2, clv3).
Для более детального изучения структуры листа мутанта использован метод сканирующей электронной микроскопии. Листья мутанта отличались большим разнообразием структуры клеток эпидермиса. Наряду с участками листа, состоящими из клеток нормальной морфологии, на листьях мутанта часто встречались протяженные участки продолговатых клеток, характерных для центральной жилки. В результате, доля проводящих тканей в листе мутанта выше, чем в листе растений дикого типа. В районах, где располагаются продолговатые клетки, изнутри, часто
Рисунок 2. Морфология цветоноса растений дикого типа (а) и мутанта ¡ае с нарушением филлотаксиса органов соцветия (б,в) и фасциацией стебля (г).
возникают эктопические очаги меристематических клеток (рис.За, б). Пролиферация этих клеток приводит к образованию листовых выростов и листьев, в основании которых развиваются прилистники (рис.Зв). Развитие таких листьев может останавливаться очень рано, но может и приводить к формированию листа с типичными для нормальных листьев дифференцированными эпидермальными клетками, и трихомами (рис.Зг). В пазухах таких листьев образуются почки, из которых развиваются розетки листьев и даже полноценные побеги с цветками.
Таким образом, у мутанта tae выявлены аномально высокая меристематическая активность и нарушение дифференцировки клеток листовой пластинки. Следовательно, ген ТАЕ участвует в контроле детерминации меристематических клеток у A.thaliana. Формирование меристем на листьях описано у трансгенных растений A.thaliana с конститутивной экспрессией гомеобоксных генов. Дополнительные лопасти развиваются на листьях мутантов as 1,2 и bopl. Мы провели тесты на аллелизм с мутантами asi, as2, bopl, bop2 а также с мутантами clv 1, clv 2, clv 3, которые напоминают мутант tae по морфологии стручков, и показали, что мутация tae нарушает работу другого гена.
л ^ ;.....; W W. # "Лш • . ,v J
Ё&ь* 1 V ■vSF '-¿ij^e
Рисунок 3. Формирование меристематических очагов у мутанта Ше (а, б), образование настоящих листьев с прилистниками (в) и розетки листьев (г) на листьях мутанта ¡ае.
2. АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ В ЛИСТЬЯХ МУТАНТА toe
Так как листья мутанта toe характеризовались аномально высокой меристематической активностью, в листьях мутанта tae и растений дикого типа были проведены исследования экспрессии гомеобоксных генов STM, WUS, KNATI.2,6, а также их регуляторов: CLV1, ASI, AS2, ВОР1, ВОР2 (негативные регуляторы) и SYD (позитивный регулятор).
2.1. Анализ экспрессии генов на ранней стадии развития листа
Экспрессию генов исследовали сначала с помощью метода OT-PCR. мРНК выделяли из молодых листьев розетки ювенильной растений - отдельно из узких листьев и листьев, с почками. В качестве контроля использовали листья растений расы Blanes-M, а в качестве положительного контроля использовали AM побега этой расы, где экспрессируются все исследуемые гены. Для контроля за количеством выделенной мРНК анализировали транскрипцию гена APT (аденинфосфорибозил-трансфераза), характеризующегося конститутивной экспрессией в растениях A.thaliana (рис.4).
Blanes «ое tae Blanes
(листья) (узкие листья) {листья с почками) (меристемы)
wus
Г-ГАЛ . ,, . Цй жжа m ДГМП
KNATI KNÜT2 KNÛT6 GL Vi S OPI ЮР2 APT
Ш 23 35 Î0 В 2* £0 В iß 2 29 jtö 2Ъ 20 29 Ъ
Рисунок 4. Анализ уровня транскрипции генов KNATI, KNAT2, KNAT6, CLV1, STM, WUS, ВОР1, BOP2 в молодых листьях мутанта tae и дикого типа (расы Blanes-M) методом ОТ-ПЦР, цифрами снизу обосначено число циклов ПЦР.
В листьях дикого типа гены STM, WUS и KNAT1, поддерживающие меристематическое состояние клеток апикальной меристемы (AM), не экспрессировались (рис. 4). В узких листьях мутанта, на которых еще нет видимых очагов эктопической меристемы, наблюдалось повышение экспрессии гомеобоксных
1 m* щт лт ^¿jk
« -teil & ШЬ ÜP¡ 'üft - * mm «nf ш» «ш
Ш4 » « * тл m ы<* ш — — = ' -Í.-Í.....
—ч* шЛ М Mi ЩЩШ: *""я ■ « * % л ШшШ mm* W
шж; щщш ^цр ЩШ0 ыш immrn 4¡P¡№ ШУГМ- »ьм lili lililí üfüP ШИ®^ ЩИИЯР
« j^jj^ ^pjp^ ^Hp
36 40 44 48 36 40 44 48 36 40 44 48 36 40 44 48
.. ж» «а ш м . Ж-« Mi« ** i«» ■■ ÉÉ$É 'ÜÍ ÉM' |MH|
генов STM, WUS, KNAT2 и KNAT6, что свидетельствует о повышении меристематической активности клеток в листьях tae. В листьях дикого типа ген CLV1 - негативный регулятор пролиферации стволовых клеток, активно транскрибировался (рис. 4). Экспрессия гена CLV1 в листьях tae по сравнению с диким типом несколько снижалась. Неожиданно обнаружилось, что в листьях расы Blanes на низком уровне экспрессировались гены KNAT2, 6 (рис. 4), чего по данным других исследований быть не должно.
В листьях мутанта, на которых появились почки, наблюдалось существенное повышение уровня транскрипции генов STM, KNAT1, KNAT2 и KNAT6 (рис. 4), что, по-видимому, и является причиной образования эктопических меристем на этих листьях. Уровень транскрипции гена CLVI также снижался по сравнению с диким типом. В листьях мутанта обоих вариантов экспрессия генов BOPI, ВОР2 практически не отличалась от дикого типа (рис. 4), что свидетельствует о независимой функции гена ТАЕ и генов ВОР.
2.2. Анализ экспрессии генов на поздней стадии развития листа
Для того, чтобы посмотреть как изменяется экспрессия генов контролирующих стволовость клеток на более поздних стадиях развития листа, анализировали уровень их транскрипции в более зрелых листьях с помощью метода ГТЦР в реальном времени. мРНК выделяли из полностью развитых листьев розетки растений, сформировавших цветоносы - отдельно из листьев без почек и с почками. В качестве контроля использовали розеточные листья дикого типа (раса Blanes-M). На этой стадии в зрелых листьях с почками у мутанта tae опять наблюдалось сильное повышение экспрессии генов KNAT 1, 2, 6, STM и WUS, поддерживающих недетерминированность клеток (экспрессия WUS не детектировалась в зрелых листьях дикого типа). Кроме того, обнаружено и повышение уровня транскрипции генов ASI, AS2, участвующих в контроле перехода клеток от недетерминированного состояния в детерминированное (рис. 5).
0.016 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 О
±
+
-Ь
........... 1 ............................щ 1............................................................... i я Ш..........................................................................................................................................Т... 1?
Ь п f II i
г
i I IHS _ -i-
KNATl KNAT2 ■ Blaues
KNAT6 STM В tae ysKirií лист
WUS
ASI
AS2
□ tae лист с почками
Рисунок 5. Сравнение уровень транскрипции генов контролирующих активность меристем в зрелых листьях мутанта ¡ае и дикого типа (расы В1апе$ -М).
8
В зрелых листьях, на которых нет почек, уровень экспрессии генов KNAT 2, 6, STMaAS2 не отличался от дикого типа, а уровень транскрипции WUS, KNATI и ASI был достоверно выше. Кроме того, как и в молодых листьях (см.выше) обнаружена экспрессия гомеобоксных генов в зрелых листьях расы Blanes-M (рис. 5).
Как известно, у дикого типа листовые меристемы отличаются от клеток АМ тем, что они пролиферируют ограниченное время, потом дифференцируются в разные типы тканей, АМ содержит пул стволовых клеток, обеспечивающих функционирование меристемы и образование всех наземных органов на всем протяжения онтогенеза. Результаты проведенных исследований показали, что в листьях мутанта эктопически экспрессировались гены, поддерживающие стоволость клеток, что свидетельствует о том, что листовые меристемы мутанта работают как АМ и способны к образованию новых органов. В результате листья мутанта могут образовать не только лопасти, эктопические листья и розетки листьев, но и целые цветоносы с цветками и стручками.
Отличие интенсивности экспрессии гомеобоксных генов в листьях с почками по сравнению с простыми листьями мутанта tae так же подтверждают тот факт, что образование дополнительных почек связано с эктопическим повышением экспрессии гомеобоксных генов.
Известно, что ген ASI и AS2 являются негативными регуляторами гомеобоксных генов KNAT1, 2 и 6. Можно было бы предполагать, что обнаруженное нами увеличение уровня экспрессии гомеобоксных генов у мутанта является результатам снижения уровня их негативных регуляторов ASI и AS2. Проведенные нами исследования не подтвердили этого предположения (рис. 5). Некоторое повышение экспрессии гена ASI в листьях без почек и обоих генов в листьях с почками у мутанта tae (рис. 5), по-видимому, объясняется тем, что доля сосудистых тканей, где экспрессируется ASI (Iwakawa et al., 2007), выше у мутанта tae по сравнению с диким типом.
Показано, что в листях без почек уровень транскрипции генов FAS1, FAS2, ULT1 -негативных регуляторов транскрипции гена WUS не отличался от дикого типа. Это свидетельствует о том, что эктопическое повышение уровния экспрессии гена WUS не связано с нарушением работы его нагативных регуляторов. Уровень экспрессии гена SYD - позитивного регулятора гена WUS достоверно отличался от дикого типа (был в 2.3 раза выше, чем в листьях дикого типа). В листьях мутанта с проявлением почек наблюдается существенное повышение экспрессии всех исследуемых генов. Таким образом, возможно, в растениях дикого типа ген ТАЕ негативно регулирует экспресию гена WUS через подавление транскрипции гена SYD. У мутанта tae повышение экспрессии гена WUS является следствием высокой экспрессии гена SYD.
Показано также, что ген ТАЕ, в отличие от генов ASI и AS2, не участвует в контроле поляризации листа (абаксиально-адаксиальной разметке) и не регулирует транскрипцию генов РНВ, PHV, REVh CNA, участвующих в этом процессе.
2.2. Анализ экспресии KNOXгенов в разных участках листа
Так как у мутанта tae формирование выростов и побегов обнаруживается в основном в проксимальной части листа и на черешке, реже на дистальной части листа, был проведен детальный анализ экспрессии гомеобоксных генов (KNAT1, 2, 6 и STM) на разных участках листа мутанта tae и Blanes-M методом ПЦР в реальном времени. Анализ показал, что в черешке листа и в проксимальной части листа мутанта активно экспрессировались гены KNAT6 и STM, а гомеобоксные гены KNATI и KNAT2 экспрессировались слабо (рис.6). В проксимальной части листа дикого типа обнаружена экспрессия гена STM и KNAT6, но уровень их экспрессии в несколько раз ниже, чем у мутанта. На черешке листа дикого типа ген STM экспрессировался достаточно сильно, а для гена KNA Т6 обнаружен только следовой уровень экспрессии. У дикого типа гены KNATI и KNAT2 на этих участках слабо экспрессировались или вообще не экспрессировались (рис.6). В дистальной части листа мутанта обнаруживалась следовая экспрессия генов KNAT1 и KNAT6 и невысокая экспрессия гена STM, но у дикого типа все исследуемые гены не экспрессировались (рис.6).
Таким образом, у мутанта tae гомеобоксные гены наиболее активно экспрессировались в черешке и в проксимальной части листа, где в основном и развивались дополнительные лопасти и почки. У расы Blanes-M также обнаружилась экспрессия гомеобоксных генов в этих частях.
■ Blaues а б в
□ rae
Ii 1
J 1
. .............CT......... | ............а.......-Г5.......1 Ii _ ñ
КК'ЛТ! КХАТ2 ККАТ6 ЯТМ ШЛТ1 ШЛТ2 ШЛТ6 ЯТМ КШТI КЛЧТ2 КХАТ6 ,ШГ Рисунок 6. Сравнение уровня транскрипции
гомеобоксных генов в разных частях листа дикого типа (раса В1апез-М) и мутанта Iае. а — черешки листа, б — проксимальная часть листа, в — дистальная часть листа.
2.3. Анализ экспрессии генов в верхушках цветоносов и цветках мутанта ¡ае
Поскольку растения Ше характеризовались задержкой цветения и нарушениями морфологии цветка, с помощью метода ПЦР в реальном времени в верхушках цветоносов на ранней стадии развития (длина цветоноса примерно 1 - 1.5 см) и поздней стадии (цветущие растения с цветоносами 20 — 25 см) и в молодых цветках мутанта 1ае провели анализ экспрессии генов, поддерживания активности меристемы, необходимых для переключения побеговой АМ на формирование флоральных меристем, и генов, необходимых для развития органов цветка
ю
Во всех вариантах экспериментов обнаружено повышение уровня транскрипции генов KNAT1, KNAT2, KNAT6, STM (рис. 7). Следовательно, у мутанта наблюдается повышенный уровень экспрессии гомеобоксных генов (кроме гена WUS) не только в листе, но и в цветоносе, и в цветке. Ранее было показано, что гены STM и KNAT2 играют важную роль в развитии плодолистиков (Pautot et ai., 2001; Scofield, et al., 2007). Возможно, что повышение уровня экспрессии этих генов является причиной некоторого увеличения числа плодолистиков в цветках мутанта tae.
В цветоносах мутанта tae наблюдали снижение уровня экспрессии гена CLV1 (рис. 7). Мутант elvi характеризуется расширенной апикальной меристемой, которая продолжает пролиферировать и после закладки органов, это приводит к увеличению числа всех органов цветка (Clark et al., 1995). Увеличение числа плодолистиков и фасциация стебля, наблюдавшихся у мутанта tae может быть связано со сниженной экспрессией гена CLV1.
Установлено, что в верхушках цветоносов на ранней стадии их развития у мутанта tae наблюдается повышение уровня экспрессии двух основных генов, контролирующих развитие флоральной меристемы LFY и API, по сравнению с диким типом. В верхушках цветоносов на более поздней стадии развития наблюдали противоположную картину. Эти данные свидетельствуют о том, что явление чередования нормально развитых цветков и аномальных побегоподобных цветков, которое наблюдали у мутанта (Лебедева и др., 2005 и в данной работе), не связано с понижением уровня транскрипции LFY и API на начальных стациях развития цветоноса.
■ Blaues □ tae
\ б 1 ■ Blaues □ tae
1 :
Ла i\ i.
STM KNAT! KNAT2KXAT6 CI.VI CJ.V2 Wl'S ЯТ\Г KXAT! ШАТ2 KNATfi CI.VI ИТ1.4
0.01
Рисунок 7. Сравнение урвоня транскрипции генов, контролирующих 0 006 активность меристем в верхушках цветоносов (ранняя - а и поздняя - б 0.004 стадия развития) и в цветках - в дикого типа (раса Шапез-М) и мутанта Iае. 0 002
Ш\
■ Blaues
□ гае
Г
НТК Г КЧ4Т1 КХ4Т2 /CV47VS CI.VI ШШ
Так как у мутанта tae наблюдались аномалии морфологии цветка, в раскрытых цветках мутанта tae была исследована экспрессия генов АВС-модели, контролирующих развитие органов цветка - генов API, АР2, АРЗ, Pi, AG. Наблюдали в цветках мутанта tae повышение экспрессии всех исследуемых генов АВС-модели кроме гена АР2, уровень транскрипции которого не отличался от дикого типа. Эти данные свидетельствует о том, что выявленные нами аномалии развития околоцветника не связаны с нарушением работы исследуемых генов.
2.4. Анализ экспрессии гомеобоксных генов в листьях разных рас
Как описано в литературе, гомеобоксные гены не экспрессируются в листьях A.thaliana, что противоречит полученным результатам анализа экспрессии в листьях расы Blanes-M. Мы предположили, что между разными расами есть отличия по уровню экспрессии KNAT1, 2, 6 и STM генов и проверили это предположение с помощью анализа экспрессии гомеобоксных генов в разных расах (Blanes-M, Dijon-М, Columbia-M и Ler) методом ПЦР в реальном времени.
На листьях рас Columbia-M и Dijon-M не детектировалась экспрессия генов KNAT1, 2, 6 и STM, но экспрессировались только их негативные регуляторы ASI и AS2 (рис.8). Наоборот, на листьях расы Blanes-M и линии Ler экспрессировались и гены KNAT1, 2, 6, STM и их регуляторы ASI и AS2 (рис.8).
0.012 0.0105 О 009 0.0075 0.006 0.0045 0.003 0.0015 0
■ Blaues □ Ler
□ Col
I Dijon
К WAT I
KN.AT2
KNAT6
STM
.-LSI
.4S2
Рисунок 8. Сравнение уровня транскрипции гомеобоксных генов и генов ASI, AS2 на листьях рас Blanes-M, Dijon-M, Columbia-M и Ler.
Таким образом, дикие расы A.thaliana также полиморфны по уровню экспрессии гомеобоксных генов, значит и по степени детерминированности листовой меристемы. Возможно, это объясняет те существенные изменения морфологии и динамики роста листа, которые есть в расах этого вида. По-видимому, более четкое проявление мутантного фенотипа tae на фоне расы Blanes-M по сравнению с другими расами, также связано с более высоким уровнем экспрессии гомеобоксных генов в листьях этой расы.
2.5. Анализ распределения активного ауксина на листьях мутанта tae
Распределение активного ауксина в листьях изучали с использованием репортерного гена GUS (ген ß-глюкуронидазы), слитого с синтетическим промотором, чувствительным к ауксину (Ulmasov et al., 1997). На листьях дикого типа наблюдали точечные сайты накопления ауксина по краю листа (рис.9а) На листьях мутанта toe ауксин локализован не только по отдельным точкам (как у дикого типа), но и равномерно распределен по краю листа (рис. 96). Уровень активности ß-глюкуронидазы значительно выше, чем в растениях дикого типа, что свидетельствует не только о нарушении распределения активного ауксина, но и о различиях в его концентрации. Таким образом, у мутанта toe наблюдается существенное повышение концентрации и изменение сайтов распределения ауксина.
б
Рисунок 9. Экспрессия DR5::GUS на листе дикого типа (а) и мутанта tae (б).
Рисунок 10. Экспрессия KNA Т1:: G US на листе дикого типа (а) и tae (б).
Рисунок 11. Экспрессия CYCB1 ::GUS на листе дикого типа (а) и tae (б).
2.6. Анализ экспрессии гена KNAT1::GVS на листьях мутанта tae
Для анализа пространственных особенностей транскрипции в листе гена KNAT1 использовали репортерный ген, слитый с промотором гена KNAT1. У дикого типа очень слабая экспрессия KNATI::GUS обнаруживается в черешке и на зубцах листовой пластинки, но отсутствует в других тканях листа (рис.10 а). У toe ген KNATI экспрессируется в тех же участках листа, что и у дикого типа (в черешке, на зубцах и синусах), кроме того, его экспрессия наблюдается в центральных и боковых жилках. Уровень экспрессии KNATI::GUS в листьях мутанта существенно выше, чем в диком типе (рис. 10 б).
Результаты по характеру и уровню экспрессии гена KNAT1 в листе мутанта tae согласуется с данными, полученными при анализе его экспрессии в разных участках листа с помощью метода ПЦР в реальном времени.
2.7. Анализ экспрессии гена CYCB1::GUS на листьях мутанта tae
Мутант tae характеризуется аномалией развития листовой пластинки (листья узкие, ассиметричные). Поэтому предположили, что у мутанта tae нарушается пролиферация клеток периферических участков листовой пластинки. Эту гипотезу проверили с помощью анализа экспрессии химерного гена CYCBlr.GUS, в котором промотор гена циклина слит с репортеным геном. Экспрессия трансгена CYCBlr.GUS позволяет маркировать клетки, вышедшие из активных клеточных делений (Donnelly et al., 1999, Dewitte et al., 2002). В отличие от дикого типа (рис. 11а), в листьях которого не обнаруживалось экспрессии CYCBlrGUS, у мутанта tae активность CYCB1::GUS была высокая по краю листа (рис.116). Эктопическая экспрессия CYCBlr.GUS в клетках края листа tae свидетельствует о том, что в этих участках деление клеток останавливается на фазе перехода G2-M клеточного цикла. Возможно, что причина существенного сужения листовой пластинки, наблюдаемого у мутанта tae, является следствием остановки клеточного деления в фазе G2. Переход клеток на стадию G2 является необходимым условием для окончательной дифференцировки клеток (Dewitte et al., 2002). По-видимому, клетки края листа мутанта tae переходят к дифференцировке раньше, чем клетки листа дикого типа, что приводит к развитию узкого лентовидного листа у мутанта.
Таким образом, с одной стороны в листе мутанта tae наблюдается образование эктопических меристем за счет увеличения уровня экспрессии гомеобоксных генов, а с другой - нарушение клеточных делений при образовании листовой пластинки. Эти данные противоречивы лишь на первый взгляд. Повышение уровня транскрипции KNATlr.GUS наблюдается лишь в центральной части листа мутанта tae (рис.Ю б). На периферии листа обнаружено накопление ауксина (рис.9 б). По-видимому, именно ауксин способствует преждевременной дифференцировке клеток края листа.
3. ПОИСК МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВ ДЛЯ КАРТИРОВАНИЯ ГЕНА ТАЕ
Раса Blanes-M, из которой вьщелен мутант tae, редко используется в исследованиях, ее геном не секвенирован, и для нее нет данных по молекулярным маркерам, выявляющим ДНК-полиморфизм по отношению к другим расам. В связи с этим для осуществления молекулярного картирования необходимо было найти такие маркеры.
Нами осуществлен анализ полиморфизма ДНК расы Blanes-M (К-6) и других рас (Dijon-M, Columbia-M, Koeln-M, Enkhaem-M) и линий (Ler, К310, mmlR, mmlL, mm5) с использованием CAPS и dCAPS - маркеров. Были использованы 23 CAPS- и dCAPS- маркера по всем пяти хромосомам. При анализе нами выявлен не только ожидаемый полиморфизм ДНК между расой Columbia-M (К-8) и линией Ler, но и между другими линиями и расами (табл.1). В том числе, удалось выявить ДНК-полиморфизм между Blanes-M и хотя бы одной из исследуемых линий по маркерам всех 5 хромосом.
Таблица 1
Анализ ДНК - полиморфизма между расами A.thaliana
№ Маркер (хромосома) Положение на RI-карте Рестиктазы Полиморфизм
1 0846а (I) 6.13 cM DRAI Lei=mm 1 R=K 1 =mm 1 L=mm5=K2 K8=K4=K6=K310
2 РТ14 (I) 6,2 cM PSPN4 K8= Кб = K4 = КЗ 10 = mm 1R Ler = Kl= K2 = mmlL
3 MSU-AP1* (I) 99 cM HINFI K310 Ler=K6=K 1 =K2=K8=K4=mm 1 R=mm 1 L=mm5
4 T20D163 (П) 41сМ PSTI K8 = K6 = K4 Ler = Kl = K2 = K3I0 = mmlR = mmlL
5 GPAla (И) 48.9 сМ BSTNI K8 Ler=K6=K 1 =K2=K310 =K4=mm 1 R=mm 1L
6 Era (И) 50.64 сМ BSTDEI K8 Ler=K6=K 1 =K2=K310 =K4=mm 1 R=mm 1L
7 MSU-COP1* (Ч) 60 сМ ALUI K8=K6=K4 Ler=Kl = K2 = K310 = mmlR = mmlL=mm5
8 MSU-PHB* (II) 62 сМ HINDIII K310=K6=K4 Ler= K1 = K2 = K8 = mmlR = mml L=mm5
9 MSU-PID* (И) 62 сМ MROXI K310=K6=K4 Ler=Kl =K2 = K8 = mmlR = mmlL=mm5
10 MSU-AUX1* (II) 66 сМ HINFI K310=K6=K4 Ler=Kl = K2 = K8 = mml R = mml L=mm5
11 MSU-BOP2* (II) 67 сМ ALUI КЗ 10=K6=K4 Ler=Kl =K2 = K8 = mmlR = mmlL=mm5
12 GAPC (III) 8.41 сМ ECORV K8 Ler=K6=K 1=K2=K310 =K4=mm 1 R=mm 1L
13 GAPA (III) 43.77 сМ DDEI K8 Ler=K6=K 1 =K2=K310=K4=mm 1 R=mm 1L
14 AFC1 (III) 73.94 сМ PVUII K8 = K310 Ler=K6 = Kl =K2 = K4 = mmlR = mmlL
15 TSA1 (III) 92.04 сМ ALUI K8 = K6= K310 = K4 Ler = K1 = K2 = mmlR = mmlL
16 CH42 (IV) 4.1 сМ BSTDEI K8 = K310 Ler=K6 = Kl = K2 = K4 = mmlR = mmlL
17 GA1A (IV) 5 сМ BSTDSI K8 = K310 Ler= K6=K1=K2 = K4=mmlR=mmlL=mm5
18 JM142 (IV) 81,2сМ BSABI K8 = K310 = K4=mmlR Ler= Ler = K1 = K2 = mm5 = mmlL=K6
19 ATMYB3R (IV) 82.27 сМ ALUI K8 = K6=K310 = K4 Ler = Kl =K2 = mmlR = mmlL
20 CAT2a (IV) 85.75 сМ CLAI K8 = K310 Ler= K6 = K1 =K2 = K4 = mmlR = mmlL
21 ATP29a (V) 10 сМ HINDIII K8 = Кб = K310 = K4 = mmlL Ler = K1 = K2 = mmlR
22 ASA1 (V) 18,85 сМ BCLI K8=K6=K310=K4 Ler=K 1 =K2=mm 1 L=mm 1 R=mm5
23 MSU-LFY* (V) 82 сМ RS AI K8 Ler=K6=K 1 =K2=K310=K4=mm 1 R=mml L=mm5
Примечание: * - новые созданные маркеры
MSU-PID - dCAPS маркер, остальные - CAPS маркеры.
Полученные данные по анализу ДНК-полиморфизма могут использоваться для планирования экспериментов по молекулярному картированию мутаций, которые получены не только на основе расы Blanes-M, но и па основе рас Dijon-M, Enkhaem-М. Koeln-M, геном которых не секвенирован и для которых нет информации о молекулярных маркерах.
4. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ ГЕНА ТЛЕ
Для определения положения гена ТАЕ на молекулярно-генетической карте проведено молекулярно-генетическое картирование с использованием CAPS- и dCAPS-маркеров MSU-COP1, MSU-PHB, MSU-ABR, MSU-AUX1, MSU-BOP2, демонстрирующие полиморфизм между расами Blanes и Dijon (рис. 28). Было проанализировано 55 растений F2 поколения от скрещивания мутанта tae (110 хромосом). Обнаружены 3 рекомбинанта по маркеру MSU-COP1 (расстояние до гена ТАЕ составило 2.8 сМ), 4 рекомбинанта по MSU-AUXI (расстояние до гена ТАЕ составило 3.7 сМ) и 2 рекомбинана по MSU-PHB и MSU-ABR. Установлено, что рекомбинанты по MSU-PHB и MSU-ABR являются одновременно рекомбинантами по маркеру MSU-AUXI, но не являются рекомбинантами по маркерам MSU-COP1. Следовательно, ген ТАЕ локализован слева от маркеров MSU-PHB и MSU-ABR.
Из результатов молекулярно картирование следует, что ген ТАЕ локализован в пределах 61-62 сМ Н-й хромосомы на молекулярно-генетической карте, с правой стороны от CAPS-маркера MSU-COPI и с левой стороны от маркеров MSU-PHB и MSU-PID (рис. 12).
_ 4,7 сМ
_17.9СМ_
., 2,8 сМ
T20D163 СОР1 ТАЕРНВ AUX1 ВОР2
41 сМ 60 сМ 62 сМ 66 сМ 67 сМ
Рисунок 12. Локализация гена ТАЕ на молекулярно-генетической карте хромосомы IIA.thaliana.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования мутанта tae показали, что он затрагивает новый, ранее не идентифицированный ген, локализованный в пределах 61-62 сМ 11-й хромосомы на молекулярно-генетической карте, на расстояние 2.8 сМ от гена СОР1 и 1.8 сМ от генов РНВ и PID. Основная функция гена ТАЕ заключается в контроле детерминации листовой меристемы путем подавления экспрессии генов KNAT1, KNAT2, KNAT6, STM, WUS, поддерживающих недетерминированное состояние клеток и пул стволовых клеток. Нарушение работы гена ТАЕ приводит к эктопической
3.7 см
1,8 сМ
"I
экспрессии гомеобоксных генов в листе мутанта tae и, как следствие, к развитию дополнительных лопастей и почек на листе.
На основании полученных результатов можно предложить следующую схему генетического контроля активности листовой меристемы (рис.13). В растениях дикого типа ген ТАЕ подавляет транскрипцию гена STM. Снижение экспрессии STM приводит и к снижению экспрессии генов KNAT (по-видимому, через активацию продуктов генов ASI, AS2). Гены STM и KNAT поддерживают меристематичсскую функцию клеток АМ, поэтому не транскрибируются, либо слабо транскрибируются в дифференцированных органах (листьях). Отсутствие активности гена ТАЕ у мутанта tae приводит к усилению экспрессии STM и KNAT. Таким образом, ген ТАЕ осуществляет негативную регуляцию транскрипции генов KNAT через ранее описанную систему взаимодействий генов STM - ASI,2 - KNAT, являясь регулятором более высокого порядка, чем ранее идентифицированные гены.
Поддержание пула стволовых клеток
KNAT1
SYD
СОаДуекРсинаНИе|1| S™V~
ТАЕ
ВОР1 ВОР2
!
Í
WUS
Т
CLV1 CLV2 CLV3
\
^ Дифференцировка Ограничение пула клеток
стволовых клеток
Рисунок 13, Схема генетической регуляции меристематической активности клеток листа с участием гена ТАЕ.
В листе мутанта 1ае обнаружено также появление мРНК гена ¡УШ, который играет основную роль в инициации пула стволовых клеток и его поддержании в АМ. Увеличение транскрипции гена \VIJS в листьях мутанта возможно связано с обнаруженным на ранних стадиях развития листа снижением уровня транскрипции СЬУ1. Кроме того, увеличение транскрипции гена ШИЗ в листьях мутанта может быть результатом повышения уровня транскрипции его позитивного регулятора - гена 5УО. Следовательно, явление образования почек на листьях Ше может быть не только результатом повышенной экспрессии генов Ю^АТ и 5ТЛ/, но и результатом экспрессии в листьях гена ^ТУХ Таким образом, ген ТЛЕ является негативным регулятором всех основных гомеобоксных генов, контролирующих пролиферацию меристем.
Обнаруженный факт нарушения распределения и повышение концентрации ауксина в листьях мутанта 1ае свидетельствует также о том, что ген ТАЕ может
участвовать в регуляции содержание и распределения ауксина. Ранее было показано, что ауксин и KNOX гены действуют как антогонисты (Hay et al., 2006). Возможно, что нарушение содержания и распределения ауксина в листьях мутанта toe является следствием эктопической экспрессии KNATгенов.
Ген ТАЕ является не только регулятором более высокого иерархического порядка по сравнению с ранее описанными негативными регуляторами - генами ASI,2, CLV1,2,3 и ВОР1.2, но и, по-видимому, отличается от них по специфичности экспрессии. Так, гены ВОР1.2 подавляют работу KNAT-ююв только в листе, а гены CL V подавляют транскрипцию ff t/S только в AM и флоральной меристеме. В отличие от них, ген ТАЕ не только является основным негативным регулятором транскрипции гомеобоксных генов в листовой меристеме но и участвует в детерминации клеток как AM и флоральной меристемы. Изучение транскрипции гомеобоксных генов в верхушках соцветий и в отдельных распустившихся цветках мутанта toe показало, что и в этих органах наблюдается повышение транскрипции генов STM и KNAT. По-видимому, их экспрессия и вызывает некоторые аномалии развития побега (фасциация) и цветка (появление булавовидных стручков, численные вариации органов цветка). В тех же типах меристем работают и гены ASI,2, но их мишенями являются только гены KNAT. Экспрессию генов STMи WUSони не регулируют.
Развитие почек на листьях мутанта toe напоминает явление вивипарии, которое никогда не наблюдается у вида A.thaliana, но встречается у других видов крестоцветных, например, Cardamine mathioli и С. pratensis. Анализ распределения ауксина и экспрессии гена KNATI в листьях мутант toe показал, что у мутанта toe ауксин распределен по периферии, а ген KNAT1 экпрессируется в центре листа. Распределение локальных концентраций ауксина наблюдается и на периферии AM, где ауксин размечает места будущих примордиев листьев. Экспрессия KNAT-генов наблюдается в центральных частях AM. По-видимому, эктопические выросты на листьях мутанта toe возникают в результате процессов, похожих на инициацию примордиев листьев на периферии AM, участниками которых являются KNOXI и гены, контролирующие формирование градиентов ауксина. Обнаружение мутанта toe у A.thaliana с признаками вивипарии позволяет предполагать, что ген ТАЕ мог участвовать в контроле этого признака у крестоцветных.
В нашей работе также был выявлен полиморфизм по уровню экспрессии гомеобоксных генов, а значит и по степени детерминированности листовой меристемы между разными дикими расами одного вида A.thaliana, которые различаются по размерам листовой пластинки - у растений расы Blanes-M листья достигают большего размера, чем у рас Columbia-M и Dijon-M. Можно предполагать, что эти различия объясняются выявленной в данной работе более продолжительной экспрессией гомеобоксных генов в листьях расы Blanes-M по сравнению с другими исследованными расами.
выводы
1. Ген ТАЕ играет важную роль в контроле пролиферации листовой, побеговой и флоральной меристем ЛлкаПапа. Ген ТАЕ расположен в 1,8 сМ от САРЗ-маркера .\fSU-PID и 2,8 сМ от маркера М5и~СОР1 хромосомы II.
2. Функцией гена ТАЕ в растениях дикого типа является контроль детерминации клеток меристем клеток, который осуществляется путем негативной регуляции транскрипции генов ЗТМ, КЯАТ1, ШАТ2, ШАТ6, 5Щ и (ГОД отвечающих за поддержание постоянного пула стволовых клеток в растениях.
3. Образование эктопических меристем и побегов на листьях мутанта (ае А. МаИапа связано с накоплением ауксина на периферии листа и повышением уровня транскрипции гомеобоксных генов, отвечающих за поддержание недетерминированного состояния клеток листовой меристемы.
4. В природных расах А. ¡каНапа наблюдаются различия в наличии/отсутствии экспрессии гомеобоксных генов в листе, которые могут лежать в основе изменения формы и размера листовой пластинки.
5. На основе изучения генных взаимодействий и экспрессии генов создана схема генетического контроля детерминации клеток листовой меристем с участием гена ТАЕ.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. By Хуен Чанг. Изучение роли гена TAENIATA в регуляции экспрессии генов, контролирующих поддержание пула стволовых клеток у Arabidopsis thaliana // Тезисы докладов XIV школы по биологии развития, Звенигород, 28 февраля - 4 марта 2005.
2. By Хуен Чанг. Образование листовых почек у мутанта taeniata A.thaliana -результата изменения экспрессии генов, контролирующих стволовость клеток // Тезисы докл. Международной школы «Эмбриология и биотехнология», Санкт-Петербург, 4-9 декабря 2005.
3. By Хуен Чанг, Ежова Т.А. Мутант Arabidopsis thaliana с измененной структурой листа - особенности морфогенеза и картирование гена taeniata. Сборник материалов докладов симпозиума «Клеточные, молекулярные и эволюционные аспекты морфогенеза», 2007, с. 31-32.
4. By Хуен Чанг, Ондар У.Н., Ежова Т.А. Генетическая и фитогормональная регуляция стволовости клеток у Arabidopsis thaliana. Материалы докладов, посвященных 300-летию со дня рождения К.Линнея. Луганск, 2007, стр. 113-115.
5. By Хуен Чанг, Ондар У.Н., Солдатова О.П. Особенности проявления новых аллелей генов AS1 и AS2, контролирующих морфогенез листа Arabidopsis thaliana // Онтогенез, 2008, т.39, №1, стр.8-14.
6. By Хуен Чанг, Ежова Т.А. Ген TAENIATA - новый ген, участвующий в процессе поляризации листа Arabidopsis thaliana // Тезисы докл. XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», 8-11 апреля 2008.
7. Карпенко О. Ю., By Хуен Чанг, Ежова Т. А. Создание CAPS-маркеров для картирования природных рас и линий Arabidopsis thaliana и локализация на молекулярно-генетической карте гена, контролирующего морфогенез листа // Тезисы доклад XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», 8-11 апреля 2008.
8. Ондар У. Н., By Хуен Чанг, Ежова, Т. А. Новый делеционный мутант apetalal-20 Arabidopsis thaliana // Онтогенез 2008, т.39, №6, стр1-7.
9. Vu Huyen Trang, Ezhova Т.А. Foliar vivipary in Arabidopsis thaliana taeniata mutant is the result of ectopic expression of KNOX I genes and auxin accumulation // Proceedings of the meeting of the European Society for Evolutionary and Developmental Biology 29 July - 2 August 2008, Ghent (Belgium), p. 188-189.
10. Ежова Т.A., By Хуен Чанг. Генетическая и эпигенетическая регуляция морфогенеза листа// Вестник ТвГУ. Серия Биология и экология. 2008. Вып. 9. Т. 25 (85). С. 66 - 76.
БЛАГОДАРНОСТИ
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Татьяне Анатольевне Ежовой за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах выполнения работы.
Глубокую признательность Солдатовой Ольге Павловне, а также сотрудникам нашей лаборатории: Пенину Алексею Александровичу, Куприяновой Евгении Владимировне, Новокрещеновой Марии Габриэловне, Ондар Уране Николаевне, Лебедевой Ольге Владимировне и Будаеву Роману Александровичу за
разностороннюю помощь в работе.
Автор приносит глубокую благодарность заведующему кафедрой генетики МГУ академику РАН Сергею Васильевичу Шестакову за всестороннюю поддержку и интерес к работе, а также всем сотрудникам кафедры генетики за полученные знания в области генетики.
Особое спасибо моей маме Нгуен Кам Ту и моей семьи Нгуен Ван Зуонг,
Нгуен Хай Минь и Динь Ан за предоставленную возможность учиться, моему другу
До Куй Ву за поддержку.
Подписано в печать 24.01.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 75 экз. Заказ № 821 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ву Хуен Чанг
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Генетический контроль функционирования меристемы побега ^
1.1. Гены SHOOT MERISTEMLES и WUSCHEL
1.2. Гены CLAVATA
1.3. KNOX гены
1.4. Гены CUP-SHAPED COTYLEDON
1.5. Контроль клеточного цикла
2. Фитогормоны в функционировании апикальной меристемы
2.1. Цитокинин участвует в поддержании AM
2.2. Содержание активного гиббереллина снижается в AM -2.3. Высокое отношение цитокинин/ауксин важно для поддержания 24 недетерминированного состояния клеток AM
2.4. Этилен
3. Генетический контроль формирования листа
3.1. Генетический контроль разметки положения листовых примордиев
3.2. Детерминация клеток листовой меристемы
3.3. Генетический контроль поляризации примордия
3.4. Пространственный контроль меристематической активности примордия
3.5. Генетический контроль развития листовой пластинки
3.5.1. Развитие листа определяется пролиферацией клеток листовой 3 g пластинки
3.5.2. Развитие листа определяется ростом клеток листовой пластинки
4. Вивипария
Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль гена taeniata в регуляции активности меристем побега Arabidopsis thaliana (L.) Heynh."
В отличие от животных, растения формируют новые органы на протяжении всей жизни. Эта особенность связана с существованием меристем побега и корня, пролиферация которых поставляет клетки для развития новых органов. Меристемы растений сохраняют активность благодаря тому, что содержат пул стволовых клеток, которые способны к самоподдержанию, с одной стороны, и к образованию дифференцирующихся клеток, с другой. По сути меристемы служат нишами стволовых клеток и обеспечивают поддержание их популяции путем сохранения равновесия между процессами деления клеток и их дифференциацией в формирующиеся примордии латеральных органов растения. Примордии латеральных органов также представлены меристематическими клетками (полумеристемами, Тимонин, 2007), время пролиферации которых определяет форму и размеры латеральных органов (листьев, цветков), а также такие типы вегетативного размножения как вивипария, эмбриоидогения, спорофитный апомиксис и др.
Эксперименты с удалением из апикальной меристемы побега томата стволовых клеток показали, что меристемы способны образовывать новые стволовые клетки, обеспечивая константность развития (Reinhardt et al., 2003). В то же время, стволовые клетки возникают многократно de novo при развитии примордиев корней и побегов, а не являются клонами популяции стволовых клеток, заложенной на определенной стадии эмбриогенеза (Иванов, 2007). Многократное образование стволовых клеток делает возможным длительное сохранение способности растений к открытому морфогенезу и вегетативному размножению, обеспечивает способность к регенерации поврежденных участков, а также объясняет существование у растений разнообразных типов вегетативного размножения. В связи с этим изучение генетического контроля пролиферации меристем и поддержания пула стволовых клеток имеет большое значение не только понимания фундаментальных вопросов генетики развития растений, но и для разработки новых путей создания растений с новыми типами размножения.
Arabidopsis thaliana - модельное растение из семейства крестоцветных, которое является основным объектом исследований генетики стволовых клеток. У A. thaliana идентифицирован ряд генов, которые контролируют формирование стволовых клеток и поддержание их пула, а, следовательно, и функционирование апикальной меристемы побега и корня. По гомологии с генами этого вида клонированы и исследованы гены, контролирующие пролиферативную активность меристем у таких хозяйственно ценных видов как томаты (Janssen et al., 1998), картофель (Rosin et al., 2003), кукуруза (Volbrecht et al., 2000; Harven et al., 1996), рис (Matsuoka et al., 1993; Kamiya et al., 2003) и др. Эти гены были использованы для создания трансгенных растений с измененной структурой органов. При этом было установлено, что гены, контролирующие пролиферацию меристем, являются высоко консервативными, и усиление их экспрессии приводит к эктопической пролиферации разных типов меристем (листовых, флоральных, побеговых) и к изменениям всех типов органов растения. Так, например, в экспериментах на томатах показано, что увеличение активности собственных генов, контролирующих стволовость, или экспрессия их гомологов из других видов приводит как к появлению хозяйственно перспективных изменений структуры листа, так и к одновременному проявлению признаков недетерминированности роста плодов (Avivi et al., 2000), которые мешают использованию полученных форм в селекции. Очевидно, что для более эффективного использования генов, контролирующих пролиферацию меристем необходимы дополнительные исследования, направленные на поиск генов, которые способны регулировать разные типы меристем, осуществлять органоспецифический контроль за работой генов, поддерживающих столовость.
Одним из наиболее эффективных методов обнаружения новых генов является мутационный анализ. Для выявления генов, осуществляющих регуляцию пролиферацию меристематических клеток, необходимо исследовать мутанты с измененной активностью меристем. В коллекции кафедры генетики МГУ имеется мутант A. thaliana taeniata (Jae), выделенный с помощью мутагенеза из расы Blanes (Янушкевич, 1985), который характеризуется анормальной морфологией и образованием эктопических меристем на листьях розетки (Лебедева, 2004; By, 2006).
Целью диссертационной работы являлось изучение роли гена ТАЕ в регуляции формирования и функционирования меристемы у A.thaliana и его взаимодействия с другими генами, контролирующими этот процесс.
Задачи исследования:
1. Морфологический анализ мутанта tae.
2. Изучение взаимодействия гена ТАЕ с генами, участвующими в контроле формирования и функционирования меристемы, на основе изучения фенотипа двойных мутантов и характера генной экспрессии.
3. Построение схемы генетической регуляции активности меристем с участием гена ТАЕ.
4. Создание новых CAPS маркеров для картирования.
5. Локализация гена ТАЕ на генетической карте A.thaliana.
Научная новизна работы
Выявлен ранее не известный ген, контролирующий пролиферативную активность меристем. Установлено, что функция гена ТАЕ заключается в контроле детерминации листовой, побеговой и флоральной меристем в растениях дикого типа A.thaliana. Установлена локализация гена ТАЕ на генетической карте A.thaliana. Показано, что ген ТАЕ играет ключевую роль в контроле пролиферации листвой меристемы путем подавления экспрессии генов KNAT1, KNAT2, KNAT6, STM, WUS, и SYD поддерживающих недетерминированное состояние клеток и пул стволовых клеток. Впервые показано, что ген ТАЕ участвует в регуляции содержания ауксина в тканях листа; накопление ауксина в листьях мутанта tae может являться следствием эктопической экспрессии KNAT генов. Ген ТАЕ является не только регулятором более высокого иерархического порядка по сравнению с ранее описанными негативными регуляторами - генами AS 1,2, CLV 1,2,3 и ВОР 1,2, но и, отличается от них особенностями экспрессии. На основе изучения генных взаимодействий и экспрессии генов создана схема генетического контроля детерминации клеток листовой меристемы с участием гена ТАЕ.
Выявлено, что эктопические выросты на листьях мутанта tae возникают в результате процессов, похожих на инициацию примордиев листьев на периферии апикальной меристемы побега (накоплением ауксина на периферии листа и экспрессией гомеобоксных генов в его центре), что позволяет предполагать 7 участие гена ТАЕ в контроле этого признака у крестоцветных. Впервые выявлен полиморфизм по уровню экспрессии гомеобоксных генов между природными расами A. thaliana, что свидетельствует о роли гомеобоксных генов в процессе развития листа и их влиянии на форму листа.
Практическая значимость работы
Выявлен полиморфизм ДНК между расой Blanes-M и другими расами (Dijon-М, Columbia-M, Koeln-M, Enkhiem-M) и линиями (Ler, КЗ 10, mmlR, mmlL, mm5) no CAPS маркерам, которые разработаны ранее для выявления ДНК-полиморфизма между расой Columbia-M и линией Ler и по новым созданным CAPS и dCAPS маркерам по всем пяти хромосомам. Полученные данные по анализу ДНК-полиморфизма могут использоваться для планирования экспериментов по молекулярному картированию мутаций, которые получены не только на основе расы Columbia-M и линии Ler-M, но и на основе рас и маркерных линий, для которых нет информации о молекулярных маркерах.
Заключение Диссертация по теме "Генетика", Ву Хуен Чанг
выводы
1. Ген ТАЕ играет важную роль в контроле пролиферации листовой, побеговой и флоральной меристем A.thaliana. Ген ТАЕ расположен в 1,8 сМ от CAPS-маркера MSU-PID и 2,8 сМ от маркера MSU-COP1 хромосомы II.
2. Функцией гена ТАЕ в растениях дикого типа является контроль детерминации клеток меристем, который осуществляется путем негативной регуляции транскрипции генов STM, KNAT1, KNAT2, KNAT6, WUS, SYD отвечающих за поддержание постоянного пула стволовых клеток в растениях.
3. Образование эктопических меристем и побегов на листьях мутанта tae А. thaliana связано с накоплением ауксина на периферии листа и повышением уровня транскрипции гомеобоксных генов, отвечающих за поддержание недетерминированного состояния клеток листовой меристемы.
4. В природных расах A. thaliana наблюдаются различия в наличии/отсутствии экспрессии гомеобоксных генов в листе, которые могут лежать в основе изменения формы и размера листовой пластинки.
5. На основе изучения генных взаимодействий и экспрессии генов создана схема генетического контроля детерминации клеток листовой меристем , с участием гена ТАЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования мутанта tae показали, что он затрагивает новый, ранее не идентифицированный ген, локализованный в пределах 61-62 сМ Н-й хромосомы на молекулярно-генетической карте, на расстояние 2.8 сМ от гена СОР1 и 1.8 сМ от генов РНВ и PID. Основная функция гена ТАЕ заключается в контроле детерминации листовой меристемы путем подавления экспрессии генов KNAT1, KNAT2, KNAT6, STM, WUS, поддерживающих недетерминированное состояние клеток и пул стволовых клеток. Нарушение работы гена ТАЕ приводит к эктопической экспрессии гомеобоксных генов в листе мутанта tae и, как следствие, к развитию дополнительных лопастей и почек на листе.
У A. thaliana ранее были описаны негативные регуляторы гомеобоксных генов AS1, AS2. Основной фенотипической характеристикой мутантов as J и as 2 является образование бугристых ассиметричных листьев (с этим признаком связано название мутантов - asymmetric leaves). Некоторые листья имеют щитовидную (лотосовидную) форму (рис.12), что объясняется нарушением поляризации примордия листа при отсутствии активности этих генов. Недавно было показано, что влияние генов AS1,2 на поляризацию листьев связано с тем, что они позитивно регулируют транскрипцию РНВ, PHV, REV в листьях дикого типа, возможно через репрессию генов малых РНК - miR165/166, которые негативно регулируют гены РНВ, PHV, REV(Fu et al., 2007, см. обзор литературы).
У мутанта tae листья имеют ровную поверхность, и нарушения полярности выявлено не было, хотя ассимметрия листьев наблюдается. Следовательно, в отличие от генов AS1, AS2, которые не только контролируют экспрессию гомеобоксных генов и детерминированность листового примордия, по и принимают участие в контроле поляризации листа, ген ТАЕ не принимает участия в контроле абаксиально-адаксиальной детеринации примордия листа. Подтверждением этого факта служат и полученные нами данные о нормальном или даже повышенном уровне экспрессии генов полярности РНВ, PHV, REV в листьях мутанта tae (в листьях мутантов asl и as2 уровень их экспрессии ниже, чем в листьях дикого типа, Fu et al., 2007).
У мутантов asl и as2 (в том числе и исследованного в данной работе sa -нового аллеля гена ^52) образуются отдельные лопасти на черешках листьев (Xu et al., 2003). По данным наших исследований, лопасти у мутанта asl отсутствовали, а по данным Byrne et al. (2000) у другого аллельного мутанта лопасти все же, хотя и редко, формировались. У мутанта as2-l почти на всех поздно развивающихся розеточных листьях наблюдали формирование лопастей у 70% растений, а у мутанта as2-5 лопасти развивались у 20% растений (Semiarti et al., 2001). У исследованного нами мутанта sa они возникали (примерно у 20% растений), т.е. значительно реже, чем у мутанта tae (у 78% растений возникали лопасти и почки). Отметим также, что у мутанта tae наблюдалось формирование лопастей не только на черешке (как у мутантов asl и as2), но и в проксимальной части листьев.
Более того, у мутантов asl, as2 не наблюдается образования почек на листьях (Ori et al., 2000). У мутанта tae почки на листьях формируются у 53% растений. Эти факты свидетельствуют о том, что роль гена ТАЕ в контроле детерминации листовой меристемы является более важной, чем роль генов AS1, AS2.
Образование лопастей в проксимальной части листьев описано у мутанта bopl, а также у двойного мутанта bopl bop2 (Norberg et al., 2005). Ген BOP1 также подавляет экспрессию KNAT генов в развивающихся листьях, однако, его влияние на STM и WUS не показано. Таким образом, на основании уникального фенотипического проявления мутации tae и на основании данных экспрессии можно делать вывод о том, что нами идентифицирован новый ген ТАЕ, который является основным негативным регулятором гомеобоксных генов в листе, детерминирующим листовую меристему.
Для того, чтобы исследовать возможное взаимодействие гена ТАЕ и генов AS1 и AS2 был исследован фенотип двойных мутантов asl tae и sa tae. Было показано, что фенотип мутанта asl tae является аддитивным, т.е. имеет признаки обоих мутантов (бугристые листья как у asl, узкие — как у tae). Усиления образования почек также не наблюдали. Следовательно, гены ТАЕ и AS1 не взаимодействуют между собой. В тоже время, фенотип двойного мутанта sa tae не был аддитивным. Листья были узкими и практически не имели черешка (как у мутанта tae), причем на ранних стадиях онтогенеза (2-3-х-недельная розетка) двойной мутант было сложно отличить от одиночного мутанта tae (рисЛб). На более поздних стадиях развития (начиная со стадии 4-х - недельной розетки) листья двойного мутанта становились сильно рассеченными, формировали многочисленные лопасти и выросты (рисЛ 8), таких листьев не наблюдаются у одиночного мутанта tae. Ранее похожая рассеченность была выявлена на листьях мутанта as2-l с высокой экспрессивностью (Ori et al., 2000). Таким образом, мутация tae вызывает усиление фенотипа одиночного мутанта sa (повышение экспрессивности мутаного признака). Такой фенотип двойного мутанта, по-видимому, можно объяснить тем, что ген ТАЕ в растениях дикого типа поддерживает активность гена или продукта AS2. При мутации tae, возможно происходит снижение остаточной активности мутантной аллели sa, что приводит к усилению мутантного признака. Такой тип взаимодействия в генетике развития принято называть частичным эпистазом.
Место гена ТАЕ в сети генетической регуляции меристематической активности клеток листа можно представить следующим образом. Ген ТАЕ подавляет транскрипцию гена STM. Снижение экспрессии STM, приводит и к снижению экспрессии генов KNAT (по-видимому, через активацию продуктов генов AS1, AS2). Гены STM и KNAT поддерживают меристематическую функцию клеток AM, поэтому не экспрессируются, либо слабо транскрибируются в дифференцированных органах (листьях). Отсутствие активности гена ТАЕ у мутанта tae приводит к усилению экспрессии STM. В этом случае можно было бы ожидать снижение уровня транскрипции мишеней STM - генов AS1, AS2, однако этого не происходит (рис.22). Данные о регуляции экспрессии генов AS1, AS2 геном STM получены путем анализа одиночных и двойных мутантов (Byrne et al., 2002; Semiarti et al., 2001), и молекулярные механизмы этого взаимодействия пока не исследованы. Возможно, ген STM регулирует экспрессию генов AS1, AS2 не на транскрипционном уровне, а на посттранскрипционном уровне. Хотя продукт гена STM является гомеодомен-содержащим транскрипционным регулятором, недавно была обнаружена способность белка STM образовывать белковые комплексы с другими белками (данные лаборатории Smith H.M.S.,University of California, http://www.cepceb.ucr.edu/members/smith.htm; тезисы 2007). Это позволяет предполагать, что белок STM в листьях мутанта tae в составе белковых комплексов может подавлять активность белкового комплекса AS1-AS2, который, в свою очередь, осуществляет подавление экспрессии KNAT-тенов. Такое предположение не противоречит обнаруженному у мутанта повышенному уровню мРНК генов AS J и AS2, которое может быть результатом обратной авторегуляции транскрипции этих генов их конечным продуктом. Такие механизмы уже описаны у растений -так, например, осуществляется регуляция транскрипции гена биосинтеза гиббереллина GA4 A.thaliana (Chiang et al., 1995).
Таким образом, ген ТАЕ осуществляет регуляцию транскрипции генов KNAT через ранее описанную систему взаимодействий генов STM - AS 1,2 - KNAT, являясь регулятором более высокого порядка. Выявленное при анализе двойных мутанов sa tae взаимодействие по типу частичного эпистаза не противоречит этой схеме, поскольку гены в этой схеме расположены в последовательной цепи, и при подавлении в растениях дикого типа геном ТЛЕ экспрессии гена STM должна наблюдаться акт ивация комплекса AS1-AS2, что и можно предположить на основе фенотипа двойных мутанов.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ву Хуен Чанг, Москва
1. Батыгина Т.Б., В.Е. Васильевна. Размножение растений. СПб: Изд-во С.-Пб. ун-та. 2002. 230с.
2. Батыгина Т.Б., Брагина Е.А., Ересковский А.В., Островский А.Н. Живорождение у растений и животных: беспозвоночных и низших хордовых. СПб: Изд-во С.-Пб. ун-та. 2006. 134 с.
3. By Х.Ч., Ондар У.Н., Солдатова О.П. Особенности проявления новых аллелей генов AS1 и AS2, контролирующих морфогенез листа Arabidopsis thaliana II Онтогенез 2008. Т.39 (1) с 8 14.
4. By Х.Ч. Роль гена TAENIATA Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Дипломная работа. Москва, 2006.
5. Ежова Т.А., Солдатова О.П., Пенин А.А., Шестаков С.В. Молекулярно-генетическое картирование генома растений. М: Изд. Макс Пресс, 2002. 69.с.
6. Ежова Т.А. Генетический контроль ранних этапов развития листа // Онтогенез 2007. Т.38 (6) с 434 445.
7. Иванов В. Б. Стволовые клетки в корне и проблема стволовых клеток у растений // Онтогенез 2007. Т.38 (6) с 406 419.
8. 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.
9. Корочкин Л.Н. Введение в генетику развития. М.: Наука 1999. 251 .С.
10. Ю.Лебедева О.В. Изучение генетической и гормональной регуляции развитияцветоноса Arabidopsis thaliana. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва, 2004.
11. П.Лебедева О.В., Ежова Т.А., Мельцер С. Ген TAENIATA новый негативный регулятор гомеобоксных генов KNAT1, KNAT1, KNAT1 и STM // Генетика. 2005. т.41 (8), с. 1068-1074.
12. Лутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н., и др. Генетика развития растений. Учебный для вузов. Санкт-Петербург, Наука. 2000. 539 с.
13. Лутова Л.А Додуева И. Е. Роль меристемоспецифичных генов растений в формировании генетических опухолейю// Онтогенез 2007. Т.38 (6) с 420 -433.
14. Н.Серебровский А.С. Генетический анализ. М.: Изд-во «Наука». 1970. С. 288290.
15. Пенин А.А., Логачева М.Д. Ген LEPIDIUM-LIKE определяет активность стволовых клеток при формировании лепестков и тычинок у Arabidopsis thaliana II Доклады АН, 2007, Т. 412 (4), С. 56-58.
16. Тимонин А.К. Ботаника: в 4-т. Т.З. Высшие растения.М.: Издательский центр «Академия». 2007. 352 с.
17. Янушкевич С.И. Использование арабидопсис на практических занятиях по общей генетике. М: Изд. МГУ, 1985. 62.С.
18. Aida М., Ishida Т. and Tasaka М. Shoot apical meristem and cotyledon formation during Arabidopsis embryogenesis: interaction among the CUP-SHAPED COTYLEDON and SHOOTMERISTEMLESS genes // Development. 1999. V. 126. P.1563-1570.
19. Aida M., Ishida Т., Fukaki H., et al. Genes involved in organ seperation in Arabidopsis: an analysis of the cup-shaped cotyledon mutant // Plan Cell. 1997. V. 9. P. 841-854.
20. Aloni R. Differentiation of vascular tissues // Anna. Rev. Plant Physiol. 1987.V. 38.P.179-204.
21. Aloni R. The Induction of Vascular Tissues by Auxin, 2004.
22. Apelbaum A. and Burg S.P. Effect of ethylene on cell division and deoxyribonucleic acid synthesis in Pisum sativum II Plant Physiol 1972. V.50. P.l 17-124.
23. Avivi Y., Lev-Yadun S., Morozova N. et al. Clausa, a Tomato Mutant with a Wide Range of Phenotypic Perturbations, Displays a Cell Type-Dependent Expression of the Homeobox Gene LeT6/TKn2 II Plant Physiol 2000 V. 124. P. 541-552.
24. Avsian-Kretchmer O., Cheng J.C., Chen L., et al. IAA distribution coincides with vascular differentiation pattern during Arabidopsis leaf ontogeny // Plant Physiol 2002 V.130. P.199-209.
25. Bai F., DeMason D.A. Hormone Interactions and Regulation of Unifoliata, PsPK2, PsPINl and LE Gene Expression in Pea ('Pisum sativum) Shoot Tips // Plant Cell Physiol. 2006. V.47(7). P.935-948.
26. Bardwell V.J. and Treisman, R. The POZ domain: a conserved protein protein interaction motif// Genes Dev. 1994. V.8. P. 1664-1677.
27. Barlow P. W. and Pilet P-E. The effect of abscisic acid on cell growth, cell division and DNA synthesis in the maize root meristem // Physiol 1984. V.62. P. 125-132.
28. Barton M. K. and Poethig, R.S. Formation of the shoot apical meristem in Arabidopsis thaliana: an analysis of development of the wild type and in the shoot meristemless mutant//Development. 1993 V. 119. P. 823-831.
29. Barton M. Leaving the meristem behind: regulation of KNOX genes // Genome Biol. 2001. V.2 (1): REVIEWS 1002. Jan 09. Review. P. 1-3.
30. Baumlein H., Misera S., Luerssen H., et al. The FUS3 gene of Arabidopsis thaliana is a regulator of gene expression during late embryogenesis // The Plant Journal 1994. V.6, P.379-387.
31. Benjamins R., Quint A., Weijers D. et al. The PINOID protein kinase regulates organ development in Arabidopsis by enhancing polar auxin transport// Development. 2001. V.128. P.4057-4067.
32. Bennett S.R.M., Alvarez J, Bossinger G, et al. Morphogenesis inpinoid mutants of Arabidopsis thaliana. II Plant. (1995) J 8. P.505-520.
33. Berger C., Pallavi S.K., Prasad M. et al. A critical role for cyclin E in cell fate determination in the central nervous system of Drosophila melanogaster //Nat Cell Biol. 2005 V. 7(1) P.56-62.
34. Berleth T. and Juergens G. The role of the monopteros gene in organising the basal body region of the Arabidopsis embryo I I Development. 1993. V.l 18. P.575-587.
35. Brand U., Fletcher J.C., Hobe M., et al. Dependent of stem cell fate in Arabidopsis on a feedback loop regulated by CLV3 activity // Science V.289. P.617-619.
36. Burssens S., de Almeida Engler J., Beeckman Т., et al. Developmental expression of the Arabidopsis thaliana CycA2;l gene // Planta 2000. V.211. P.623-631.
37. Byrne M.E., Barley R., Curtis M., et al. Asymmetric leaves 1 mediates leaf patterning and stem cell function in Arabidopsis II Nature. 2000. V. 408. P. 967971.
38. Byrne M.E., Simorowsky J., and Martienssen R.A. ASYMMETRIC LEAVES 1 reveals Ъгох gene redundancy in Arabidopsis II Development. 2002. V. 129. P. 1957-1965.
39. Carles C.C., Choffnes-Inada D., Reville K., Lertpiriyapong K., et al. ULTRAPETALA1 encodes a SAND domain putative transcriptional regulator that controls shoot and floral meristem activity in Arabidopsis II Development 2005. V.132 P.897-911.
40. Castellano M.M., del Pozo J.C., Ramirez-Parra E., et al. Expression and stability of Arabidopsis CDC6 are associated with endoreplication // Plant Cell. 2001. V. 13. P. 2671-2686.
41. Castle L.A., Meinke D. W. A FUSCA gene of Arabidopsis encodes a novel protein essential for plant development // The Plant Cell 1994. V.6, P.25^1.
42. Chen J.J., Jassen B.J., Willians 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.
43. Cheng Y., Dai X., Zhao Y. Auxin biosynthesis by the YUCCA flavin monooxygenases controls the formation of floral organs and vascular tissues in ArabidopsisII Genes Dev. 2006. V.20. P. 1790-1799.
44. Christensen S.K., Dagenais N., Chory J., Weigel D. Regulation of auxin response by the protein kinase PINOID// Cell. 2000. V.100. P .469-478.
45. Chuck G., Lincoln C., Hake S. KNAT1 induces lobed leaves with ectopic meristems when overexpressed in Arabidopsis II Plant cell. 1996. V. 8. P. 12771289.
46. Clark G.B., Sessions A., Eastburn D .J., et al. Differential expression of member of the annexin multigene family in Arabidopsis II Plant Physiol. 2001. V. 126(3). P. 1072-1084.
47. Clark S.E., Jacobsen S.E., Levin J. and Meyerowitz E.M. The CLAVATA and and SHOOT MERISTEMLESS loci competitively regulate meristem activity in Arabidopsis//Development. 1996. V. 122. P.1567-1575.
48. 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 CLAVAT Al I! Development. 1995. V. 121. P. 2057-2067.
49. 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 II Cell. 1997. V. 16; 84(4). P. 575-585.
50. Combettes В., Reichheld J.P., Chaboute M.E., et al. Study of phase-spccific gene expression in synchronized tobacco cells. Methods Cell Sci 1999. V.21. P. 109121.
51. De Jager S. M., Menges M., Bauer U.-M. et al. Arabidopsis E2F1 binds the promoter of S-phase regulated gene AtCDC6 and is a member of a multigene family // Plant Mol Biol. 2001 V.47 P.555-568.
52. De Jager S.M., Maughan S., Dewitte W. et al. The developmental context of cell-cycle control in plants // Seminars in Cell and Developmental Biology. 2005. V. 16. P. 385-396.
53. De Reuille P.B., Bohn-Courseau I., Ljung K., et al. Computer simulations reveal properties of the cell-cell signalling network at the shoot apex in Arabidopsis // Proc Natl Acad Sci USA 2006. V.103. P.1627-1632.
54. Dewitte W., Riou-Khamlichi C., Scofield S. et al. Altered cell cycle distribution, hyperplasia and inhibited differentiation in Arabidopsis caused by the D-type cyclin CycD3 II Plant Cell 2003. V.15. P.79-92.
55. Dinnenly J.R., Yadegari R., Fischer R.L., et al. The role of JAGGED in shaping lateral organs // Development 2004. V. 131, P. 1101-1110.
56. Donnelly P.M., Bonetta D., Tsukaya H., et al. Cell cycling and cell enlargement in developing leaves of Arabidopsis I I Dev. Biol. 1999 V215. P.407-419.
57. EbeI С., Mariconti L., Gruissem W. Plant retinoblastoma homologues control nuclear proliferation in the female gametophyte // Nature. 2004. V. 429. P. 776780.
58. Emery J.F., Floyd S.K., Alvarez J., et al. Radial patterning of Arabidopsis shoots by class III HD-ZIP and KANADI genes // Current Biology 2003. V. 13. P. 17681774.
59. Eshed Y., Baum S.F., Bowman J.L. Abaxial cell fate in the carpels is established by two distinct mechanisms // Cell 1999. V.99. P.199-209.
60. Eshed Y., Baum S.F., Perea J.V., Bowman J.L. Establishment of polarity in lateral organs of plants // Current Biology 2001. V.l 1 P.1251-1260.
61. Eshed Y., Izhaki A., Baum S.F., et al. Asymmetric leaf development and blade expansion in Arabidopsis are mediated by. KANADI and YABBY activities // Development 2004 V.131. P. 2997-3006.
62. Estelle M.A., Summerville C.R. Auxin-resistant mutants of Arabidopsis thaliana with an altered morphology // Mol Gen Genet 1987. V.206. P.200-206.
63. Evans M.M.S. The indeterminate gametophyte 1 Gene of Maize Encodes a LOB Domain Protein Required for Embryo Sac and Leaf Development// The Plant Cell. 2007. V.l9, P.46-62.
64. Ferreira P., Hemerly A., de Almeida Engler J., et al. Three discrete classes of Arabidopsis cyclins are expressed during different intervals of the cell cycle // Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994a) V.91. P. 11313-11317.
65. Ferreira P.C.G., Hemerly A.S., de Almeida Engler J., et al (1994b) // Developmental expression of the Arabidopsis cyclin gene eye 1 At // Plant Cell V.6. P. 1763-1774.
66. Finkelstein R.R. Mutations at two new Arabidopsis ABA response loci are similar to the abiS mutation // Plant J. 1994 V.5 P.765-771.
67. Fleet C.M., Sun T.P. A DELLAcate balance: the role of gibberellin in plant morphogenesis // Plant Biol 2005 V.8. P.77-85.
68. Fleming A.J., Caderas D., Wehrli E. et al. Analysis of expansin-indueed morphogenesis on the apical meristem of tomato// Planta. 1999, V. 208, P. 166174.
69. Fleming A.J., McQueen-Mason S., Mandel Т., et al. Induction of leaf primordia by the cell wall protein expansin// Science. 1997, V.276, P. 1415-1418.
70. 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 !/Science. 1999. V.283.P. 1911-1914.
71. Friml J., Isolation and characterisation of novel AtPIN genes from Arabidopsis thaliana, 2000.
72. Friml J., Vieten A., Sauer M. et al. Efflux-dependent auxin gradients establish the apical-basal axis of Arabidopsisl/ Nature. 2003. vol.426, pp. 147-153.
73. Friml J., Yang X., Michniewicz M. et al. A PINOID-dependent binary switch in apical-basal PIN polar targeting directs auxin efflux // Science. 2004. vol. 306, pp. 862-865.
74. Frugis G., Giannino D., Mele G., et al. Overexpression of KNAT 1 in lettuce shifts leaf determinate growth to a shoot-like indeterminate growth associated with an accumulation of isopentenyl-type cytokinins // Plant Physiology 2001. V.126 P.1370-1380.
75. Fu Y., Xu L., Xu В., et al. Genetic Interactions Between Leaf Polarity-Controlling Genes and ASYMMETRIC LEAVES 1 and 2 in Arabidopsis Leaf Patterning // Plant Cell Physiol, 2007. V. 48(5), P. 724 735.
76. Fuerst R.A.U.A., Soni R., Murray J.A.H. et al. Modulation of cyclin transcript levels in cultured cells of Arabidopsis thaliana I/ Plant Physiol 1996. V.112. P.1023-1033.
77. Furutani M., Vernoux Т., Traas J. et al. PIN-FORMED 1 and PINOID regulate boundary formation and cotyledon development in Arabidopsis embryogenesis // Development. 2004. V. 131, P.5021-5030.
78. Gallois J.L., Woodward C., Reddy G.V., et al. Combined SHOOTMERISTEMLESS and WUSCHEL trigger ectopic organogenesis in Arabidopsis. II Development 2002. V. 129 P. 3207-3217.
79. Galweiler L.,Guan С., Miiller A., et al. Regulation of polar auxin transport by AtPINl in Arabidopsis vascular tissue // Science 1998. V.282 P.2226-2230.
80. Geldner N., Friml J., Stierhof Y.D., et al. Auxin transport inhibitors block PIN1 cycling and vesicle trafficking // Nature 2001 V.413 P.425-428.
81. Gezhi H., Hansol L., Sandy M. Price et al. Msx homeobox genes inhibit differentiation through upregulation of cyclin D1 // Development 2001. V.128. P.2373-2384.
82. Giulini A., Wang J., Jackson D. Control of phyllotaxy by the cytokinin-inducible response regulator homologue ABPHYL1 //Nature 2004 V.430. P. 1031-1034.
83. Green K.A., Prigge M.J., Katzman R.B., Clark S.E. CORONA, a member of the class III homeodomain leucine zipper gene family in Arabidopsis, regulates stem cell specification and organogenesis //Plant Cell 2005, P. 17 V. 691-704.
84. Greenboim-Wainberg Y., Maymon I., Borochov R., et al. Cross talk between gibberellin and cytokinin: The Arabidopsis GA response inhibitor SPINDLY plays a positive role in cytokinin signaling // Plant Cell 2005 V.17. P.92-102.
85. Grove M.D., Spencer G.F., Rohwedder W.K., et al. Brassinolide, a plant growth-promoting steroid isolated from Brassica napus pollen // Nature 1979. V.281. P.216-217.
86. Guo M., Thomas J., Collins G., and Timmermans M.C.P. Direct Repression of KNOX Loci by the ASYMMETRIC LEAVES 1 Complex of Arabidopsis //The Plant Cell2008, V.20. P.48-58.
87. Gutierrez C., Ramirez-Parra E., Castellano M.M. et al. G(l) to S transition more than a cell cycle engine switch // Plant Biol 2002. V.5. P.480-486.
88. На. C.M., Jun, J.H., Nam, H.G. and Fletcher, J.C. BLADE-ON-PETIOLE1 encodes a BTB/POZ domain protein required for leaf morphogenesis in Arabidopsis thaliana//Plant Cell Physiol. 2004. V.45(10). P. 1361-1370.
89. На C.M., Kim G.-T., Kim B.C., et al. The BLADE-ON-PETIOLE1 gene controls leaf pattern formation through the modulation of meristematic activity in Arabidopsis//Development. 2003. V. 130. P. 161-172.
90. Hamant O., Nogue F., Belles-Boix E., et al. The KNAT2 Homeodomain Protein Interacts with Ethylene and Cytokinin Signaling // Plant Physiol 2002, V.130. P.657-665.
91. Hardtke C.S., Berleth Т. The Arabidopsis gene MONOPTEROS encodes a transcription factor mediating embryo axis formation and vascular development// The EMBO Journal. 1998.vol. 17 No.5, pp. 1405-1411.
92. Harven D., Gutfinger Т., Parnis A., et al. The marking of a compound leaf: genetic manipulation of leaf architectura in tomato // Cell. 1996. V. 84. P. 735-744.
93. Hay A., Barkoulas M., Tsiantis M. ASYMMETRIC LEAVES 1 and auxin activities converge to repress BREVIPEDICELLUS expression and promote leaf development in Arabidopsis// Development. 2006. V. 133, P. 3955-3961.
94. Hay A., Kaur H., Phillips A., et al. The gibberellin pathway mediates KNOTTED 1-type homeobox function in plants with different body plans// Current Biology 2002 V.12 P.1557-1565.
95. Hemerly A.S., Ferreira P., de Almeida Engler J. et al. cdc2a expression in Arabidopsis is linked with competence for cell division // Plant Cell 1993 V.5. P.1711-1723.
96. Hewelt A., Prinsen E., Thomas M., et al. Ectopic expression of maize KNOTTED 1 results in the cytokinin-autotrophic growth of cultured tobacco tissues // Planta 2000. V.210P. 884-889.
97. Higuchi M., Pischke M. S., Mahonen A. P., et al. In planta functions of the Arabidopsis cytokinin receptor family // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004 V.101. P.8821-8826.
98. Horiguchi G., Kim G.-T. and Tsukaya H. The transcription factor AtGRF5 and the transcription coactivator AN3 regulate cell proliferation in leaf primordia of Arabidopsis thaliana И Plant J. 2005 V.43, P.68-78.
99. Ни V., Bao F. and Li J. Promotive effect of brassinosteroids on cell division involves a distinct CycDi-induction pathway in Arabidopsis II Plant J 2000. V.24. P.693-701.
100. Jackson D., Veit В., Hake S. Expression of maize KNOTTED 1 related homeobox genes in the shoot apical meristem predicts patterns of morphogenesis in the vegetative shoot// Development. 1994. V. 120. P. 405-413.
101. Janssen B.-J., Lund L., Sinlia N. Overexpression of a Homeobox Gene, LeT6, Reveals Indeterminate Features in the Tomato Compound Leafy/Plant Physiol. 1998.vol.117,pp. 771-786.
102. Jasinski S., Piazza P., Craft J., et al. KNOX action in Arabidopsis is mediated by coordinate regulation of cytokinin and gibberellin activities // Curr. Biol. 2005. V.15. P. 1560 -1565.
103. Jenik P. D. and Barton M. K. Surge and destroy: The role of auxin in plant embryogenesis. Development 2005. V.132. P.3577 -3585.
104. Jeong S., Trotochaud A. E., Clark S. E. The Arabidopsis CLAVATA2 gene encodes a receptor-like protein required for the stability of the CLAVATA1 receptor-like kinase II Plant Cell. 1999. V. 11. P. 1925 -1934.
105. Kaya H., Shibahara K.I., Taoka K.I., et al. FASCIATA genes for chromatin assembly factor-1 in Arabidopsis maintain the cellular organization of apical meristems // Cell 2001. V. 104 P.131-142.
106. Keith K., Kraml M., Dengler N.G., McCourt P.fusca3: a heterochromatic mutation affecting late embryo development in Arabidospsis H The Plant Cell, 1994 V.6, P.589-600.
107. Kerstetter R., Vollbrecht E., Lowe В., Veit В., Yamaguchi J., Hake S. Sequence analysis and expression patterns divide the maiz knotted!- liked homeobox genes into two classes // Plant Cell. 1994. V. 6. P.1877-1887.
108. Kerstetter R.A., Bollman K., Taylor R.A., Bomblies K., Poethig R.S. KANADI regulates organ polarity in Arabidopsis II Nature 2001. V. 411 P.706-709.
109. Kim M., Pham Т., Hamidi A. et al. Reduced leaf complexity in tomato wiry mutants suggests a role for PHAN and KNOX genes in generating compound leaves IIDevelopment. 20036,. V.130, P. 4405-4415.
110. Kirik A., Pecinka A., Wendeler E., et al. The chromatin assembly factor subunit FASCIATA1 is involved in homologous recombination in plants // Plant Cell 2006. V.18. P.2431-2442.
111. Koornneef M., Reuling G., and Karssen C.M. The isolation and characterization of abscisic acid-insensitive mutants of Arabidopsis thaliana. Physiol. Plant, 1984. V.61, P.377-383.
112. Kosugi S. and Ohashi Y. Constitutive E2F Expression in Tobacco Plants Exhibits Altered Cell Cycle Control and Morphological Change in a Cell Type-Specific Manner // Plant Physiol 2003. V. 132(4). P. 2012-2022.
113. Krosl J. and Sauvageau G. AP-1 complex is effector of Hox-induced cellular proliferation and transformation // Oncogene 2000 V.19. P. 5134-5141.
114. Kumaran M.K., Bowman J.L., Sundaresan V. YABBY polarity genes mediate the repression of KNOX homeobox genes in Arabidopsis. I I Plant Cell 2002. V.14 P. 2761-2770.
115. Kusaba S., Kano-Murakami Y., Matsuoka M., et al. Alteration of hormone levels in transgenic tobacco plants overexpressing the rice homeobox gene OSH1 И Plant Physiology 1998. V.116 P.471-476.
116. Kwon C.S., Chen C., Wagner D. WUSCHEL is a primary target for transcriptional regulation by SPLAYED in dynamic control of stem cell fate in Arabidopsis II Genes Dev 2005, V. 19 P.992-1003.
117. Laux Т., Mayer K. F. X., Berger J. and Jurgens G. The WUSCHEL gene is required for shoot and floral meristem integrity in Arabidopsis // Development. 1996. V. 122. P. 87-96.
118. Leibfried A., To J.P.C., Busch W., et al. WUSCHEL controls meristem function by direct regulation of cytokinin-inducible response regulators // Nature 2005. V.438.P.1172-1175.
119. Lenhard M., Jurgens G. and Laux T. The WUSCHEL and SHOOTMERISTEMLESS genes fulfil complementary roles in Arabidopsis shoot meristem regulation II Development. 2002. V. 129. P. 3195 -3206.
120. Leyser О., and Furner I.J. Characterisation of three shoot apical meristem mutants of Arabidopsis thaliana 11 Development 1992 V.l 16. P.397-403.
121. Li H., Xu L., Wang H. et al. The putative RNA-dependent RNA polymerase RDR6 acts synergistically with ASYMMETRIC LEAVES 1 and 2 to repress BREVIPEDICELLUS and microRNA165/166 in Arabidopsis leaf development II Plant Cell. 2005. V.17, P. 2157-2171.
122. Lin W.C., Shuai B, Springer P.S. The Arabidopsis LATERAL ORGAN BOUNDARIES-domzm gene ASYMMETRIC LEA VES2 functions in the repression of KNOX gene expression and in adaxial-abaxial patterning // Plant Cell. 2003. V.l 5, P.2241-2252.
123. Liu C-M., Xu Z-H., Chua N-H. Auxin polar transport is essential for the establishment of bilateral symmetry during early plant embryogenesis// Plant Cell. 1993. V. 5. P.621-630.
124. Lohmann J.U., Hong R., Hobe M., et al. A molecular link between stem cell regulation and floral patterning in Arabidopsis II Cell 2001. V105. P 793-803.
125. Long J.A., Moan E.I., Medford J.I., et al. A member of the KNOTTED class of homeodomain protein encodes by the STM gene of Arabidopsis // Nature. 1996. V. 4; 379(6560). P. 66-69.
126. Magyar Z., Atanassova A., De Veylder., L, et al. Characterization of two distinct DP-related genes from Arabidopsis thaliana II FEBS Lett. 2000. V.486. P.79-87.
127. Matsuoka M., Ichikawa H., Saito A., et al. Expression of a rice homeobox gene causes altered morphology of transgenic plants // Plant Cell. 1993. V.5(9). P. 1039-1048.
128. Mayer K. F. X., Schoof H., Haecker A., et al. Role of WUSCHEL in regulating stem cell fate in the Arabidopsis shoot meristem // Cell. 1998. V. 95. P. 805 -815.
129. McConnell J.R., Barton M.K. Leaf polarity and meristem formation in Arabidopsis IIDevelopment 1998. V.125 P.2935-2942.
130. McConnell J.R., Emery J., Eshed Y., Bao N., et al. Role of PHABULOSA and PHAVOLUTA in determining radial patterning in shoots // Nature 2001. V.411. P.709-713.
131. McHale N.A., Koning R.E. PHANTASTICA Regulates Development of the Adaxial Mesophyll in Nicotiana Leaves// The Plant Cell, 2004. V. 16, P. 12511262.
132. Nambara E., Hayama R., Tsuchiya Y., et al. The role of ABI3 and FUS3 loci in Arabidopsis thaliana on phase transition from late embryo development to germination I I Developmental Biology, 2000 V.220, P.412-423.
133. NaritaN. N., Moore S., Horiguchi et al. Over-expression of a novel small peptide ROTUNDIFOLIA4 decreases of cell proliferation and alters leaf shape in Arabidopsis II Plant J. 2004 V.38. P.699-713.
134. Nath U., Crawford C. W., Carpenter R. and Coen E. Genetic control of surface curvature II Science, 2003 V.299, P. 1404 -1407.
135. Nishimura C., Ohashi Y., Sato S., et al. Histidine kinase homologs that act as cytokinin receptors possess overlapping functions in the regulation of shoot and root growth in Arabidopsis. Plant Cell 2004 V.16. P. 1365 -1377.
136. Norberg M., Holmlund M. and Nilsson O. The BLADE ON PETIOLE genes act redundantly to control the growth and development of lateral organs // Development 2005. V.132 P.2203-2213.
137. Nordstrom A., Tarkowski P., Tarkowska D., et al. Auxin regulation of cytokinin biosynthesis in Arabidopsis thaliana: a factor of potential importance for auxin-cytokinin-regulated development // Proc Natl Acad Sci USA 2004 V.101. P.8039-8044.
138. Oakenflill E.A., Riou-Khamlichi С., Murray J.A. Plant D-type cyclins and the control of G1 progression // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences. 2002. V. 357. P. 749-760.
139. Okada K., Ueda J., Komaki M.K. et al. Requirement of the auxin polar transport system in early stages of Arabidopsis floral bud formation I I Plant Cell 1991. vol. 3, pp.677-684.
140. Ori N., Eshed Y., Chuck G., Bowman J.L., et al. Mechanisms that control knox genes expression in the Arabidopsis shoot // Development. 2000 V. 127. P. 5523-5532.
141. Otsuga D., DeGuzman В., Prigge M.J., et al. REVOLUTA regulates meristem initiation at lateral positions I I Plant Journal 2001. V.25 P.223-236.
142. Parry G., Marchant A., May S. et al. Quick on the uptake: Characterization of a family of plant auxin influx carriers // J. Plant Growth Regul. 2001. vol. 20, pp.217-225.
143. Pautot V., Dockx J., Hamant O., et al. KNAT2: evidence for a link between Knotted — like genes and carpel development // Plant Cell. 2001. V. 13. P. 17191734.
144. Pien S., Wyrzykowska J., McQueen-Mason S. et al. Local expression of expansin induces the entire process of leaf development and modifies leaf shape// Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001. vol.98, Issue 20, pp. 11812-11817.
145. 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.
146. Prigge M.J., Otsuga D., Alonso J.M., et al. Class III homeodomain-leucine zipper gene family members have overlapping, antagonistic, and distinct roles in Arabidopsis development//Plant Cell 2005. V.17 P.61-76.
147. Przemeck G. К. H., Mattsson J., Hardtke C. S. et al. Studies on the role of the Arabidopsis gene MONOPTEROS in vascular development and plant cell axializationH Planta. 1996. vol. 200, pp. 229-237.
148. Reinhardt D., Mandele Т., Kuhlenmeier C. Auxin regulates the initiation and radial position of plant lateral organs // Plant Cell 2000 V.12 P.507-518.
149. Reinhardt D., Pesce E.R., Stieger P., et al. Regulation of phyllotaxis by polar auxin transport // Nature 2003 V.426. P.255-260.
150. Reiser L., Sanchez-Baracaldo P., Hake S. Knots in the family tree: evolutional relationship and functions of KNOX homeobox genes // Plant Molecular Biology. 2000. V. 42. P. 151-166.
151. Riefler M., Novak O., Strnad M., et al. Arabidopsis cytokinin receptor mutants reveal functions in shoot growth, leaf senescence, seed size, germination, root development, and cytokinin metabolism. Plant Cell 2006. V.18. P.40-54.
152. Riou-Khamlichi C., Huntley R., Jacqmard A. et al. Cytokinin activation of Arabidopsis cell division through a D type cyclin // Science 1999. V.283. P.1541-1544
153. Sabatini S., Beis D., Wolkenfelt H., et al. An auxin-dependent distal organizer of pattern and polarity in the Arabidopsis root // Cell 1999. V.99 P.463-472.
154. Sakamoto Т., Kamiya N., Ueguchi-Tanaka M., et al. KNOX homeodomain protein directly suppresses the expression of a gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem // Genes. Dev. 2001. V.15 P.581-590.
155. Sauter M. Differential expression of a CAK (cdc2-activating kinase)-like protein kinase, cyclins and cdc2 genes from rice during the cell cycle and in response to gibberellins // Plant J. 1997 V.ll. P.181-190.
156. Sawa S., Watanabe K., Goto K. et al. FILAMENTOUS FLOWER, a meristem and organ identity gene of Arabidopsis, encodes a protein with a zinc finger and HMG-related domains //Genes Dev. 1999. V. 13, P. 1079 1088.
157. Sawa S., Watanabe K., Goto K., et al. FILAMENTOUS FLOWER, a meristem and organ identity gene of Arabidopsis, encodes a protein with a zinc finger and HMG-related domains // Genes Dev 1999 V.13 P. 1079-1088.
158. Scanlon M.J., Henderson D., Bernstein B. SEMAPHORE1 functions during the regulation of ancestrally-duplicated knox genes and polar auxin transport in maize //Development 2002 V.129. P. 2663-2673.
159. Scanlon M.J. NARROW SHEATH1 functions from two meristematic foci during founder-cell recruitment in maize leaf development // Development 2000 V.127.P. 4573-4585.
160. Scarpella E., Marcos D., Friml J., Berleth T. Control of leaf vascular patterning by polar auxin transport // Genes Dev. 2006. V.20. P. 1015-1027.
161. Schmulling Т., Schell J., and Spena A. Single genes from Agrobacterium rhizogenes influence plant development // EMBO 1988. V.7. P.2621-2629.
162. Schneeberger R., Tsiantis M., Freeling M., Langdale J. The rough sheath2 gene negatively regulates homeobox gene expression during maize leaf development // Development. 1998. V. 125, P. 2857-2865.
163. Schoof H., Lenhard M., Haecker A., et al. The stem cell population of Arabidopsis shoot meristems in maintained by a regulatory loop between the CLAVATA and WUSCHEL genes // Cell. 2000. V. 100. P. 635 -644.
164. Scofield S, Dewitte W. and Murray J.A.H. The KNOX gene SHOOTMERISTEMLESS is required for the development of reproductive meristematic tissues in Arabidopsis// The Plant Journal 2007 V. 50(5). P. 767781.
165. Sentoku N., Sato Y., Matsuoka M. Overexpression of rice OSH genes induces ectopic shoot on leaf sheaths of transgenic rice plants // Dev Biol. 2000. V. 220. P. 358-364.
166. Serikawa K.A., Martinez-Laborda A., Zambrysky P. Three knottedl like homeobox genes in Arabidopsis //Plant Mol Bio. 1996. V. 32(4). P.673-683.
167. Serikawa, К.A., Zambryski, P.C. Domain exchanges between KNAT3 and KNAT1 suggest specificity of the knl-like homeodomains requires sequences outside of the third helix and N-terminal arm of the homeodomain // Plant J 1997. V.ll P.863-869.
168. Shani E., Yanai Osnat. and Ori N. The role of hormones in shoot apical meristem function 11 Plant Biology 2006. V.9(5). P.484-489.
169. Shuai В., Reynaga-Pena C.G., Springer P.S. The LATERAL ORGAN BOUNDARIES gene defines a novel, plant-specific gene family // Plant Physiol. 2002. vol.129, pp.747-761.
170. Siegfried K.R., Eshed Y., Baum S.F., et al. Members of the YABBY gene family specify abaxial cell fate in Arabidopsis II Development 1999 V.126, P.4117-4128.
171. Siegfried K.R., Eshed Y., Baum S.F., et al. Members of the YABBY gene family specify abaxial cell fate in Arabidopsis!I Development 1999 V.126. P.4117-4128.
172. 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.
173. Smith L.G., Greene В., Veit В., and Hake S. A dominant mutation in the maize homeobox gene, Knotted-., causes its ectopic expression in leaf cells with altered fates //Development. 1992. V.l 16. P. 21-30:
174. Soni R., Carmichael J.P., Shah Z.H. et al. A family of cyclin D homologs from plants differentially controlled by growth regulators and containing the conserved retinoblastoma protein interaction motif // Plant Cell 1995. V.7. P.85-103.
175. Souer E., van Houwelingen A., Kloos D., Mol J., and Koes R. The No Apical Meristem gene of petunia is required for pattern formation in embryos and flowers and is expressed at meristem and primordia boundaries // Cell 1996. V. 85. P. 159-170.
176. Steven T. A. and Sussex I. M. Patterns in Plant Development. 1989.
177. Sun Y., Zhou Q., Zhang W. et al. ASYMMETRIC LEA VES1, an Arabidopsis gene that is involved in the control of cell differentiation in leaves // Planta. 2002. V. 214, P. 694-702.
178. Takada S., Hibara K., Ishida Т., and Tasaka M. The CUP-SHAPED COTYLEDON gene of Arabidopsis thaliana regulates shoot apical meristem formation // Development. 2001. V. 128. P. 1127-1135.
179. Talbert PB, Adler HT, Parks DW, Comai L The REVOLUTA gene in necessary for apical meristem development and for limiting cell divisions in the leaves and stems of Arabidopsis thaliana // Development 1995. V.121. P.2723-2735.
180. Tamaoki M., Kusaba S., Kano-Murakami Y., Matsuoka M. Ectopic expression of tobacco homeobox gene NTH 15 dramatically alters leaf morphology and hormone levels in transgenic tobacco // Plant Cell Physiol 1997 V.38. P.917-927.
181. Tanaka M., Takei K., Kojima M., et al. Auxin controls local cytokinin biosynthesis in the nodal stem in apical dominance // Plant J2006. V.45. P.1028-1036.
182. Tang G., Reinhart B.J., Bartel D.P., Zamore P.D. A biochemical framework for RNA silencing in plants // Genes and Development 2003. V.17 P.49-63.
183. Tattersall A.D., Turner L., Knox M.R. et al. The Mutant crispa Reveals Multiple Roles for PHANTASTICA in Pea Compound Leaf Development// The Plant Cell, 2005. V. 17, P. 1046-1060.
184. Timmermans M.C.P., Hudson A., Becraft P.W., Nelson T. ROUGH SHEATH2: A Myb protein that represses knox homeobox genes in maize lateral organ primordia // Science. 1999. V. 284, P. 151-153.
185. Trotochaud A. E., Нао Т., Wu G., Yang Z. and Clark S. E. The CLA VATA1 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.
186. Tsiantis M. and Hay A. Comparative plant development: The time of the leaf? // Nature Reviews Genetics 2003. V.4(3). P.169-180.
187. Tsiantis M., Schneeberger R., Golz J.F. et al. The maize rough sheath2 gene and leaf development programs in monocot and dicot plants // Science. 1999. V.284, P.154-156.
188. Tsuge Т., Tsukaya H. and Uchimiya. H. Two independent and polarized processes of cell elongation regulate leaf blade expansion in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh // Development, 1996. V.122 P. 1589-1600.
189. Tsukaya H. Leaf shape: genetic controls and environmental factors // Dev. Biol. 2005. V.49, P. 547-555.
190. Tsukaya, H., Tsuge, T. and Uchimiya, H. The cotyledon: a superior system for studies of leaf development // Planta, 1994 V.195, P.309-312.
191. Ulmasov Т., Murfett J., Hagen G., Guilfoyle TJ. Aux/IAA proteins repress expression of reporter genes containing natural and highly active synthetic auxin response elements II Plant Cell 1997. V.9. P.1963-1971.
192. Van Der Graaff E., Den Dulk-Ras A., Hooykaas PJ.J. et al. Activation tagging of the LEAFY PETIOLE gene affects leaf petiole development in Arabidopsis thaliana II Development 2000 V.127, P.4971-4980.
193. Vandepoele K., Vlieghe K., Florquin K. et al. Genome-wide identification of potential plant E2F target genes // Plant Physiology. 2005. V. 139. P. 316-328.
194. Vicient C.M., Bies-Etheve N., Delseny M. Changes in gene expression in the leafy cotyledonl (led) and fusca3 (fus3) mutants of Arabidopsis thaliana L // Journal of Experimental Botany, 2000 V.51, P.995-1003.
195. Vieten A., Vanneste S., Wisniewska J. et al. Functional redundancy of PIN proteins is accompanied by auxin-dependent crossregulation of PIN expression // Development. 2005. vol. 132, pp. 4521-4531.
196. Vollbrecht E., Reiser L., Hake S. Shoot meristem size is dependent on inbred background and presence of the maize homeobox gene, knottedl // Development. 2000. V. 127. P. 3161-3172.
197. Vroemen C.W., Mordhorst A. P., Albretch A., Kwaaitaal M.A.CJ. and de Vries S.C. The CUP-SHAPED COTYLEDON3 gene is required for boundary and shoot meristem formation in Arabidopsis II Plant Cell. 2003. V. 15. P. 1563-1577.
198. Waites R., Hudson A. Phantastica: A gene required for dorsoventrality of leaves in Antirrhinum majus II Development. 1995. V. 121, P. 2143-2154.
199. Waites R., Selvadurai H.R.N., Oliver I.R., Hudson A. The Phantastica gene encodes a MYB transcription factor involved in growth and dorsoventrality of lateral organs in Antirrhinum // Cell. 1998, V.93, P. 779-789.
200. Weingartner M., Criqui M.-C., Mescaroz T. et al. Expression of a nondegradable cyclin B1 affects plant development and leads to endomitosis by inhibiting the formation of a phragmoplast // Plant Cell. 2004. V. 16. P. 643-657.
201. Wen, J., Lease, K.A. and Walker, J.C. DVL, a novel class of small polypeptides: overexpression alters Arabidopsis development // Plant J, 2004. V.37. P.668-677.
202. Williams L., Grigg S.P., Xie M., Christensen S., Fletcher J.C. Regulation of Arabidopsis shoot apical meristem and lateral organ formation by microRNA miR166g and its AtHD-ZIP target genes // Development 2005, P. 132 V.3657-3668.
203. Williams R.W. Plant homeobox genes: many functions stem from a common motif // BioEssays. 1998. V. 20. P. 280-282.
204. Xu Y., Sun Y., Liang W., Huang H. The Arabidopsis AS2 gene encoding a predicted leucine-zipper protein is required for the leaf polarity formation // Acta. Bot. Sin. 2002. V.44, P. 1194-1202.
205. Yanai O., Shani E., Dolezal K., et al. Arabidopsis KNOXI proteins activate cytokinin biosynthesis. Curr. Biol//(2005) Y.15. P.1566 -1571.
206. Zgurski J.M., Sharma R., Bolokoski D.A., Schultz E.A. Asymmetric Auxin Response Precedes Asymmetric Growth and Differentiation of asymmetric leafl and asymmetric leaf2 Arabidopsis Leaves // Plant Cell 2005. V.17 P.77-91.
207. Zhao Y„ Medrano L., Ohashi K., Fletcher J.C., Yu H., Sakai H., Meyerowitz E.M. HANABA TARANU is a GATA transcription factor that regulates shoot apical meristem and flower development in Arabidopsis // Plant Cell 2004. V. 16 P.2586-2600.
208. Zuo J., Niu Q., Frugis G. et al. The WUSCHEL gene promotes vegetative-to-embiyonic transition in Arabidopsis // Plant Journal. 2002. V. 30. P. 349-359.1. БЛАГОДАРНОСТИ
209. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Татьяне Анатольевне Ежовой за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах выполнения работы.
210. Автор приносит глубокую благодарность заведующему кафедрой генетики МГУ академику РАН Сергею Васильевичу Шестакову за всестороннюю поддержку и интерес к работе, а также всем сотрудникам кафедры генетики за полученные знания в области генетики.
211. Особое спасибо моей маме Nguyen Cam Тй, моей семьи Nguyln Van Du-oiig, и Dinh An за предоставленную возможность учиться, моему другу Bo Quy Vu за поддержку.1. Nguyen Khai Minh
-
Ву Хуен Чанг
-
кандидата биологических наук
-
Москва, 2009
-
ВАК 03.00.15
- Взаимодействие генетических и фитогормональных факторов в контроле развития растений
- Изучение генетической и гормональной регуляции развития цветоноса Arabidopsis thaliana
- Изучение генетического контроля передачи гиббереллинового сигнала у Arabidopsis thaliana
- Анализ генетического контроля и моделирование развития структуры соцветия у Arabidopsis thaliana (L.)Heynh.
- Роль гена Bractea в регуляции развития структуры соцветия и цветка у Arabidopsis thaliana (L.) Heynh
