Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата

Милюкова, Наталья Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата
ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата"

На правах рукописи Ои-э^"

МИЛЮКОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

РОЛЬ МУТАЦИИ ЬАЫСЕОЬА ТА В ФОРМИРОВАНИИ ЛИСТА ТОМАТА

Специальность 03.00.15 - Генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

О 5 ДЕК 2008

Москва 2008

003454267

Работа выполнена на кафедре генетики Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, доцент

Соловьев Александр Александрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, доцент Ежова Татьяна Анатольевна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мамонов Евгений Васильевич

Ведущая организация:

Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН

Защита состоится « »_ 2008 г. в _часов на заседании

диссертационного совета Д 220.043.10 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49, Ученый совет РГАУ - МСХА имени К.А Тимирязева; тел/факс: (495)-976-08-94

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке имени Н.И. Железнова РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «18 » ноября 2008г. и размещен на сайте http://vyww.timacad.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.А. Калашникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Формирование листа у растений - один из важных процессов, является основополагающим в жизнедеятельности растения и определении его продуктивности. Понимание генетического контроля формирования листа имеет большое значение для программированного создания растений с заданными признаками.

Томат обладает широкой изменчивостью листа, представленного множеством вариантов размера и степени рассеченности. Это делает его уникальным модельным объектом для изучения морфогенеза листа, и прежде всего для исследования проблемы формирования листьев разной степени рассеченности.

Одним из основных генов, участвующих в морфогенезе листа, является ген Lanceolata. В гетерозиготном состоянии он отвечает за формирование простого нерассеченного листа. Несмотря на известные структуру и функции исследуемого гена, остается неясным как этот ген взаимодействует с другими генами, определяющими разную степень рассеченности листа.

Другим важным аспектом формирования листа является его гормональная регуляция. Изучение взаимосвязи между гормональным статусом растения и степенью рассеченности листа дает более полное представление о механизмах формирования листа. Исследование проявления и взаимодействия гена Lanceolata с другими генами имеет важное фундаментальное значение, связанное с пониманием генетических механизмов формирования признаков и их проявления в онтогенезе. Цель и задачи исследования. Целью данного исследования являлось изучение роли гена Lanceolata в формировании листа томата путем выявления особенностей его взаимодействия с генами, определяющими рассеченный и нерассеченный лист, и выявления связи гормонального статуса растений с разной степенью рассеченности листа. В задачи исследования входило:

1. Морфологический анализ мутантных по гену Lanceolata растений;

2. Выявление взаимосвязи молекулярной организации аллелей гена Lanceolata с морфологическим проявлением признака;

3. Генетический анализ наследования признака ланцетный лист;

4. Изучение взаимодействия гена Lanceolata с генами, детерминирующими формирование слаборассеченного листа;

5. Изучение взаимодействия гена Lanceolata с геном Mouse ears, определяющим сильную рассеченность листа;

6. Анализ связи между содержанием эндогенных гормонов (ИУК, АБК, цитокининов, гиббереллинов) и степенью рассеченности листа у растений томата.

Научная новизна. Установлено, что изучаемый ген Lanceolata, определяющий формирование на растении нерассеченного цельнокрайнего листа, в гомозиготном состоянии имеет плейотропный эффект, влияя в эмбриогенезе на закладку побеговых апикальных меристем. Это проявляется в морфологических аномалиях, вызванных гомозиготным состоянием изучаемого гена, и проявляемых в отсутствии семядолей и побеговой апикальной меристемы; срастании семядолей и/или изменении структуры листа и побега. Гомозиготное состояние подтверждено молекулярно-генетическим анализом изучаемого локуса. Установлены типы взаимодействий гена Lanceolata с другими генами, контролирующими разную степень рассеченности листа. Впервые установлено, что ген Lanceolata обладает эпистатическим действием по отношению к генам entire и potato leaf, отвечающим за слабую рассеченность листа. Впервые показано, что у гибридов Fj в комбинации скрещивания растений с ланцетным (ген Lanceolata) и сильнорассеченным (ген Mouse ears) типами листа формирование листовой пластинки обусловлено влиянием обоих генов, эффекты которых проявляются в различной степени у листьев разных периодов онтогенеза. Установлено, что слабая рассеченность листа обусловлена и особым фитогормональным статусом. Впервые показаны достоверные отличия по содержанию эндогенных гормонов у растений томата со слабой и сильной степенью рассеченности листа на разных этапах формирования листовой пластинки, что тесно связано с этапами образования сегментов листа в процессе морфогенеза.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации были представлены на I (IX) Международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006 г.); на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2006 г.); Международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 2007 г.); Международной научной конференции «Регуляция роста и развития растений» (Республика Беларусь, Минск, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений» (Киров, 2008 г.); на XVI съезде EUCARPIA Meeting Working Group Tomato (Wageningen, The Netherlands, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 - в журнале, рекомендованном ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на_страницах,

состоит из введения, обзора литературы, глав «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», выводов и списка литературы, включающего

_источников, в том числе_из них на иностранном языке. Работа содержит

_рисунков, и_таблиц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Растительный материал и условия выращивания. В работе использованы линии из коллекции кафедры генетики РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и Центра генетических ресурсов томата (TGRC, США): Мо 319 (кафедра генетики РГАУ-МСХА) и LA 0882 (TGRC) - мутация Lanceolata (La) проявляется в виде ланцетного нерассеченного листа; LA 0715 и LA 0790 (оба TGRC) - мутация Mouse ears (Me) - сильно рассеченный лист; LA 1786 (TGRC) -мутация potato leaf (с) - число сегментов листа уменьшено; LA 0784 (TGRC) -мутация entire (е) - слабо рассеченный цельнокрайний лист с искривленной центральной жилкой.

Растения выращивали в теплице кафедры генетики (2006-2007 гг.) и оранжерее Центра молекулярной биотехнологии (2008 г.) РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева в стеллажах и вегетационных сосудах. В течение вегетации уход за растениями проводили в соответствии со стандартными рекомендациями. Гибридизацию и самоопыление растений проводили в утренние или вечерние часы с опылением кастрированных цветков через сутки.

Анализ формы листа у растений Fi и F2 проводили по пятому-шестому листу на стадии семи-восьми настоящих листьев (Sinha, 1999; Kessler, 2001).

Цитоэмбриологический анализ проводили на зрелых зародышах, вычлененных из семян от самоопыления образца Мо319 с использованием микроскопов МБС-10 и Stemi DV4.

Определение содержания гормонов. Для анализа содержания гормонов использовали растения исходных форм с разной степенью рассеченности листа, включая гибриды от скрещивания форм Мо 319 и LA 0715. Отбирали листья из разных частей вегетирующего растения:

1. верхний лист (только начавший свое развитие);

2. средний лист (частично дифференцированный, развивающийся);

3. нижний лист (полностью сформированный, имеющий типичную для генотипа форму).

Навеска растительного материала составила 10 г, опыт проводили в двойной биологической и в двойной химической повторности.

Экстракция, очистка фитогормонов (ИУК, АБК, ЦК, ГА) выполнены по методике, разработанной в лаборатории регуляторов роста и развития с/х растений РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Скоробогатова И.В. и др., 1999).

Анализ ИУК: ВЭЖХ (система приборов фирмы Biotronic), детектор флуоресцентный RF-350 (Shimadzu), Em-350 нм, Ех-280 нм, колонка Lichrosorb RP 18, Юм 4x250 мм. Подвижная фаза - 40%-ный водный раствор метанола, скорость потока 0,7 мл/мин, время удерживания - 8 мин. Идентификацию ИУК проводили сравнением времен удерживания синтетической ИУК (Sigma) с природной. Минимальная регистрируемая концентрация ИУК составила 4 нг в аликвоте пробы (50 мкл).

Анализ АБК: ВЭЖХ (система приборов фирмы Biotronic), детектор ультрафиолетовый (модель ВТ 3030), длина волны 254 нм, колонка Lichrosorb RP 18, Юм 4x250 мм. Подвижная фаза - 40%-ный водный раствор метанола, скорость потока 0,7 мл/мин, время удерживания АБК 9 мин. Идентификацию АБК проводили сравнением времен удерживания синтетической АБК (Calbiochem) с природной. Минимальная регистрируемая концентрация АБК составила 10,0 нг в аликвоте пробы (50 мкл).

Анализ иитокининов: ВЭЖХ (система приборов фирмы Biotronic), детектор ультрафиолетовый (модель ВТ 3030), длина волны 268 нм, колонка Lichrosorb RP18, Юм 4x250 мм. Подвижная фаза: ацетонитрил-вода-уксусная кислота (V/V - 55:44:1), скорость потока 0,7 мл/мин, время удерживания - 15 мин. Идентификацию зеатина проводили сравнением времен удерживания синтетического зеатина (Serva) с природным. Минимальная регистрируемая концентрация зеатина составила 14,0 нг в аликвоте пробы (50 мкл).

Анализ гиббереллинов (ГАд: определение биологической активности гиббереллинов проводили по росту гипокотилей салата сорта Берлинский. Количественно гиббереллины определяли по калибровочной кривой, для построения которой использовали гибберелловую кислоту.

Исследование молекулярно-генетической структуры локуса Lanceolata. Выделение ДНК осуществляли по стандартной методике Fulton et al., 1995). Праймеры, условия амплифификации использовали по методике Orí N.et al. (Ori N. et al., 2007). ПЦР-анализ осуществляли на амплификаторе «DNA Engine Tetrad 2» (Bio-Rad, USA). Продукты ПЦР разделяли в 1,5 % агарозном геле. В качестве маркера размеров использовали 100 bp leader (Fermentas). Секвенирование продукта ПНР выполнено в Центре молекулярной биотехнологии.

Документацию изображений осуществляли с помощью цифровой камеры Olympus. Редактирование изображений осуществляли с использованием программы Adobe Photoshop.

Статистический анализ. Для анализа расщепления F2 использовали критерий %2 (Орлова, 1991); при анализе содержания гормонов применяли дисперсионный анализ с использованием пакета программ AGROS 211.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Особенности проявления мутации Lanceolata. Изучаемая мутация Lanceolata (La, локализован в хромосоме 7, локус 48) фенотипически проявляется в виде простого цельнокрайнего мелкого листа, образованного за счет разрастания одной верхушечной доли. Стебли растений тонкие, сильно ветвятся. Семядоли часто сросшиеся. Плоды мелкие (Бочарникова Н.И., Козлова В.М., 1992; http://tgrc.ucdavis.edu/DatayAcc/Genes.aspx). У мутантных по гену Lanceolata растений томата боковые доли практически не формируются. Однако в процессе онтогенеза абсолютно нерассеченными остаются только первые 4-5 настоящих листьев (рисунок 1). Более поздние листья имеют слабую рассеченность листовой пластинки, что выражается в наличии одной - двух небольших долей в нижней части листа. В данном случае имеет место онтогенетическая изменчивость признака. Гомозиготы LaLa нежизнеспособны, хотя в отдельных случаях образуется гипокотиль с некоторым количеством листовой ткани (Kerstetter R., Hake S., 1997; http://tgrc.ucdavis.edu/Data/Acc/Genes.aspx). В экспериментах обычно используют гетерозиготу.

Рисунок 1 - Ряд онтогенетической изменчивости строения листа у мутации Lanceolata - гетерозиготы по этому гену (слева направо - от нижних листьев к

верхним).

В нашем исследовании установлено, что жизнеспособность гомозигот LaLa может проявляться по-разному. Теоретически в потомстве от

самоопыления гетерозиготных растений Мо 319 должно быть расщепление на растения с листом дикого типа и растения с ланцетным листом в соотношении 1:2 соответственно учитывая, что гомозиготы ЬаЬа погибают. Тем не менее, в потомстве выделены формы с нетипичным для растений томата развитием, как проростков, так и взрослых растений. Они объединены в следующие группы:

Первая группа проростков представляет собой удлиненный гипокотиль длиной 2-4 см без семядольных листьев (рисунок 2). Эмбриологический анализ формирования зародыша, выполненный на вычлененных зародышах, показал, что зародыш имеет нормально развитые зачаточный корешок и гипокотиль, а семядоли и зародышевая почка не формируются. Рост таких растений заключается только в удлинении гипокотиля, который продолжается 2-3 недели. В дальнейшем происходит сначала отмирание верхушечной части, а затем погибает все растение.

)

Рисунок 2 - Фенотип проростков растений группы 1.

Проростки второй группы имеют сросшиеся семядоли (рисунок 3) клювовидной формы. У проростков наблюдается срастание семядолей в разной степени:

• незначительное, меньше, чем на 1/3 длины семядолей; ® наполовину длины семядолей;

• полное, либо краями, формируя клювовидную семядолю. Растения этой группы могут не развиваться, в дальнейшем погибая, или

развиваются медленнее растений с ланцетным листом. Взрослые растения могут формировать ланцетный лист аналогично гетерозиготам.

Рисунок 3 - Развитие растений группы 2.

Третья группа растений характеризуется сросшимися одной стороной семядолями с формированием одной семядоли и появлением в дальнейшем

нитевидных структур. Растения этой группы отстают в развитии. У них функционируют пазушные меристемы, из которых развиваются нитевидные побеги с вытянутыми цельнокрайними листьями. У взрослых растений листовая утолщена и усечена по площади. На нитевидных побегах формируются боковые меристемы, из которых развиваются новые побеги

Рисунок 4 - Развитие растений группы 3 (а, б - молодые растения; в - взрослое

растение).

Выделенные формы с аномалиями в развитии, особенно в формировании побеговой апикальной меристемы и семядольных листьев, позволяют утверждать, что мутация ЬапсеоШа обладает плейотропным эффектом, то есть определяет развитие не только ланцетного листа, но и влияет на закладку и развитие апикальных меристем у зародышей томата. Исследуемый образец не несет более никаких мутантных генов, что также свидетельствует о плейотропном эффекте, а не о взаимодействии генов. Исходя из полученных разных вариантов аномалий, можно предположить, что действие гена проявляется на разных этапах эмбриогенеза. При изменении активности гена на ранних этапах эмбриогенеза, вероятно, на стадии глобулы, у растений, гомозиготных по этому гену, происходит блокировка закладки побеговых апикальных меристем и семядолей, вследствие чего развиваются проростки без семядолей. Более поздние изменения активности гена ЬапсеоШа приводят к деформациям у проростков в виде сросшихся семядолей, нитевидных структур.

Статистический анализ полностью подтвердил выдвинутую гипотезу о жизнеспособности гомозигот и, соответственно, о плейотропном действии гена ЬапсеоШа (таблица 1).

Таблица 1 - Анализ наследования типа листа в потомстве от самоопыления формы Мо 319 (доминантная гомозигота жизнеспособна 1:2:1)

Фенотипические классы, генотипы Ожидаемая дож Численность Отклонение d(p-q) d2 d-Vq

Фактическая (Р) Ожидаемая (q)

Ланцетный лист Lala (обычный) 0,50 385 414,5 29,5 870,25 2,10

Дикий тип lala 0,25 228 207,25 -20,75 430,56 2,08

Ланцетный лист LaLa (с нарушениями в развитии) 0,25 216 207,25 -8,75 76,56 0,37

X факт= 4,55, X теор(0.05)=5,99. Гипотеза принимается.

Таким образом, полученные результаты указывают на то, что плейотропное действие мутации ЬапсеоШа зависит от гомозиготного состояния гена, а выделенные образцы с нарушениями формирования семядолей побеговых апикальных меристем действительно являются гомозиготами по гену ЬапсеоШа.

Для проверки предположения о плейотропном действии гена ЬапсеоШа выполнен статистический анализ расщепления, который показал, что выделенные аномалии следует считать гомозиготами.

Секвенирование фрагмента гена ЬапсеоШа показало, что выделенные формы с аномалиями действительно являются гомозиготами (рисунок 5).

SirtteTGCÄiMSSTSÄCÄä^cera^^

RGTGGTGGaGCÄGTMCAGGaCCTGwTGGGTiiCTiGTTCflATTCGCCACCAGCflCCGGCGCTGCTGCÄGCaGCTATTCGGTCMÄATCAGTTT 100 « 120 _* 140_ * 160 * 180

: мштимишиняшнивииминаи

TTTTCTCÄGAGGGGSCCCCTTCATTCCSGIAÄCaCÄTCTTCGeTTCeCGCATGGATGGSTCCGTCSGCGaTAGCaATTGCCTCAGGTGATCCA

АйгдАтсАССАтеййсетас

ÄGTAATCACCATCAAGCTGCA

1S50 1ÖGÖ 1650 1700 1750 1300

Рисунок 5 - Сиквенс фрагмента гена ЬапсеоШа у гомозиготного растения.

Наследование типа листа в комбинации Мо 319 (La) х LA 0784 (е).

Данная комбинация скрещивания растений с нерассеченными листьями характеризовалась проявлением в Fj ланцетного типа листа и листа дикого типа. При анализе F2 растения с аномалиями в развитии генотипы ЬаЬа выделялись в отдельный фенотипический класс. Также были выделены растения с листом дикого типа, нерассеченным листом с искривленной центральной жилкой (entire) и ланцетным листом (ЬапсеоШа). Статистический

анализ расщепления F2 (таблица 2) показал соответствие фактически полученного расщепления теоретическому 8:4:3:1, что указывает на то, что гены взаимодействуют типу доминантного эпистаза с подавлением доминантного аллеля гена entire геном Lanceolata, то есть в формировании листа у гибрида принимает участие только Lanceolata, у гибридов краевые меристемы не функционируют.

Таблица 2 - Анализ наследования формы листа в комбинации Мо 319 (Ьа) х ЬА 0784 (е) (расщепление Р2 8:4:3:1)_ _

Фенотипические классы Ожидае мая доля Численность Отклонение p-q(d) d2 d2/q

Фактическая (р) Ожидаемая (q)

Ланцетный лист (норма) 0,500 332 316,0 16,00 256 0,81

Ланцетный лист (с нарушениями в развитии) 0,250 129 158,0 -29,00 841 5,32

Нерассеченный лист с искривленной центральной жилкой (entire) 0,063 44 39,5 4,50 20,2 5 0,51

Дикий тип 0,188 127 118,5 8,50 72,2 0,61

X факт =7,26,1 теор(0,05)=7,81. Гипотеза не отвергается.

Наследование типа листа в комбинации Мо 319 (La) х LA 1786 (с). У

гибридных растений F] в данной комбинации скрещивания проявились дикий и ланцетный типы листа. С помощью статистического анализа (таблица 3) доказано соответствие полученного расщепления теоретическому 12:3:1 (без учета растений с нарушением в развитии - 8:3:1), то есть взаимодействие генов Lanceolata и potato leaf происходит, как и в случае комбинации скрещивания с участием мутации entire, по типу доминантного эпистаза. Доминантный аллель С гена potato leaf также не принимает участия в определении рассеченной формы листовой пластинки.

Таблица 3 - Анализ наследования типа листа в комбинации Мо319 (Ьа) х ЬА 1786 (с) (расщепление 8:3:1)__

Фенотипически е классы Ожидаемая доля Численность Отклонение p-q(d) d2 dJ/q

Фактическая (Р) Ожидаемая (q)

Ланцетный тип листа (норма) 0,667 148 155,3 -7,3 53,29 0,34

Дикий тип 0,25 70 58,3 11,7 136,89 2,35

Картофельный тип листа 0,083 15 19,4 -4,4 19,36 1,0

X факт 3,69 ^ тсор (0,05) 5,99 Гипотеза не отвергается.

Наследование типа листа в комбинации Мо 319 {La) х LA 0715 (Ме). В

поколении F) от скрещивания выявлены растения четырех фенотипических классов:

1) растения с листом дикого типа;

2) растения с ланцетным листом;

3) растения с листом типа мышиные уши;

4) растения промежуточного фенотипа, лист которого изначально

развивается как ланцетный, а позже у него формируются булавовидные доли.

Наследование формы листа в данной комбинации представлено на рисунке 6.

Рисунок 6 - Проявление типа листа у родительских форм и гибрида F] в комбинации скрещивания Мо 319 х LA 0715: а - лист формы Мо 319, б - лист формы LA 0715, в - гибрид Fi. Генотипы исходных форм и полученных гибридов будут следующими: Р: Lalameme (ланцетный листУ*\а\аМете (мышиные уши)

MemeLala - растения с листьями промежуточного фенотипа; memeLala - растения без нарушений в развитии с ланцетным листом; МетеШа - растения с листом мышиные уши;

memelala - растения с листом дикого типа.

Полученные результаты говорят о том, что в скрещивания были взяты гетерозиготы как по гену Lanceolata, так и по гену Mouse ears. Для исследования были использованы все фенотипы. Результаты расщепления каждого из них соответствовали предполагаемым генотипам.

Фенотип с листьями промежуточного типа свидетельствует, что формирование листовой пластинки обусловлено влиянием обоих генов, эффекты которых проявляются в различной степени у листьев разных периодов онтогенеза. Возможно, что сначала ген Lanceolata (влияет на закладку меристем и семядолей еще на стадии зародыша) начинает формировать

Fi:

крупную центральную долю, а ген Mouse ears, включается позднее, образуя булавовидные сегменты листа гибрида F] (1-2 пары).

Фенотип гибридов Fi предполагает характер взаимодействия генов Lanceolata и Mouse ears по типу комплементарности. Следовательно, в F2 следует ожидать проявление одного из расщеплений по фенотипу 9:3:3:1, 9:3:4, 9:6:1.

Описание фенотипических классов, полученных в F2 комбинации Мо 319 х LA 0715:

• растения, имеющие различные нарушения развития, описанные в разделе 3.2.1.

• растения с типичным ланцетным листом без нарушений в развитии;

• растения, имеющие лист как у гибрида Fi;

• листовая пластинка сильнорассеченная типа мышиные уши (различие в проявлении гомо- и гетерозиготы по гену Mouse ears приводит к появлению сильнорассеченной листовой пластинки двух типов);

• лист дикого типа.

Следует отметить, что формирование листа гибридного типа у растений происходило по-разному. Так боковые доли и искривление центральной жилки (признаки действия гена Mouse ears) могли формироваться на более поздних стадиях развития растения, а на момент анализа расщепления (стадия 7-8 настоящих листьев) листовая пластинка была представлена одной центральной долей, но более широкой и крупной, чем у типичного ланцетного листа.

Таблица 4 - Анализ наследования формы листа в комбинации Мо319 х LA 0715 (расщепление 9:3:2:1:1)

----.....I--------11 1 ,—.... Ii ■ . —-------«г--

Фенотипи- Ожида- Численность Отклонение d2

ческие емая p-q(d)

классы доля

Фактическая (Р) Теоретическая (q)

Гибрид Ьа/Мг 0,56 504 516,38 -12,38 153,1406 0,30

Ьа (норма) 0,13 143 114,75 28,25 798,0625 6,95

Мг (норма) 0,19 155 172,13 -17,13 293,2656 1,70

£а (с нарушением в развитии) 0,06 61 57,38 3,63 13,14063 0,23

Дикий тип 0,06 55 57,38 -2,38 5,640625 0,10

Лает=9>28, Х2тсор((!,05)=9,49. Гипотеза принимается.

Статистический анализ показал соответствие полученного расщепления теоретически возможному 9:3:3:1 (или 9:3:2:1:1 при выделении в отдельный класс растений с нарушениями развития).

Исходя из вышесказанного, предполагаем генотипы растений Р2 (таблица

5).

Таблица 5 - Возможные генотипы растений Р2 от самоопыления растений промежуточного фенотипа (Ьа1аМете)___

LaMe Lame laMe lame

LaMe LaLaMeMe LaLaMeme LalaMeMe LalaMeme

Lame LaLaMeme LaLameme LalaMeme

laMe LalaMeMe LalaMeme lalaMetíe ШаМ'еще

lame LalaMeme lalaMeme lalameme

ЙЛист промежуточного типа La/Me (как у гибрида Fi) Ланцетный лист без нарушений в развитии Лист типа Mouse ears

__щ Ланцетный лист с аномалиями развития

_ Лист дикого типа

Таким образом, гены Lanceolata и Mouse ears, определяющие разные типы листа, взаимодействуют по типу комплементарности, осуществляя равный вклад в формирование листовой пластинки гибридного листа. Особенность этого взаимодействия состоит в том, что оба гена могут начинать действовать на разных этапах формирования листа. Этим и объясняется различие гибридных растений по степени искривления центральной жилки, количеству и времени появления дополнительных долей, размеру долей.

Причем, очевидно, что эффект гена La в гомозиготном состоянии значительно снижается в присутствии в генотипе доминантного аллеля Me. Генотипы LaLaMe-, не имеют значительных нарушений в формировании меристем и семядолей, хотя, возможно, их развитие происходит медленнее. Таким образом, гены Lanceolata и Mouse ears, определяющие разные типы листа, осуществляют равный вклад в формирование листовой пластинки гибридного листа. Особенность этого взаимодействия состоит в том, что оба гена могут начинать действовать на разных этапах формирования листа. Этим и объясняется различие растений F2 по морфологии листовой пластинки.

Для дальнейшей проверки гипотезы о дигенном наследовании формы листа гибрида La/Me было проведено самоопыление растений F2 с типичным ланцетным, гибридным и сильнорассеченным листом, выделенных из F2. Полученное расщепление поколения F3 и его статистический анализ подтвердил высказанные ранее предположения.

Изучение содержания гормонов в листьях томата различного типа рассеченности. В результате исследования было выяснено, что содержание в листьях ауксинов и абсцизовой кислоты ниже порога чувствительности прибора. Низкое содержание АБК может быть объяснено тем фактом, что на растении для исследования отбирали молодые и функционально активные листья. Содержание ауксина не удалось определить, возможно, из-за малого объема имеющегося растительного материала. Содержанием в листьях сухого вещества достаточно мало, поэтому необходимо иметь большее количество растений для отбора проб.

Результаты определения гиббереллинов и цитокининов приведены на рисунках 7, 8.

1 - нерассеченный лист (Lanceolata), 2 - сильнорассеченный лист (Mouse ears), 3 -слаборассеченный лист (potato leaf), 4 - лист дикого типа, 5 — лист гибрида F] Mo 319*LA 0715

(.La/Me)

Рисунок 7 - Содержание гиббереллинов в листьях томата разной степени

рассеченности.

По графикам видно, что растения как с менее рассеченным, так и с более рассеченным по отношению к дикому типу листом имеют отличную от контроля динамику изменения эндогенного содержания цитокининов и гиббереллинов. Это указывает на то, что в мугантных растениях реализуется несколько иная программа формирования листовой пластинки.

S верхний ярус ■ средний ярус :

1 2 3 4 5

1 - нерассеченный лист (Lanceolata), 2 - сильнорассеченный лист (Mouse ears), 3 -слаборассеченный лист (potato leaf), 4 - лист дикого типа, 5 - лист гибрида Fl Mo 319*LA 0715

(La/Me)

Рисунок 8 - Содержание цитокининов в листьях томата разной степени

рассеченности.

Проанализируем содержание гиббереллинов. Сравнение мутаций La - с верассеченным листом, и Me - с сильнорассеченным листом свидетельствует о разном гормональном статусе этих генотипов. Для мутации Mouse ears характерно высокое содержание гиббереллинов, для мутации Lanceolata наоборот - пониженное. В среднем и верхнем ярусах у растений с нерассеченным листом содержание гиббереллинов значительно возрастает, что вполне закономерно, т.к. продолжается равномерный рост клеток и формирование характерной ланцетной формы листа. У сильнорассеченного листа в среднем ярусе происходит некоторое снижение уровня гиббереллинов, поскольку идет формирование сегментов, а возрастание содержание гормона на более поздних этапах развития можно объяснить продолжающимся активным ростом зрелого листа. Динамика содержания гиббереллинов в листьях гибридных растений в целом отлична от таковой у форм La и Me. Возрастание содержание этого гормона в среднем ярусе может быть связано с образованием центральной крупной доли листа и образованием сегментов на более поздних этапах.

Начальное содержание цитокининов в La-листе выше, чем у гибридного и сильнорассеченного листа, но снижение их содержания происходит в большей степени, чем у гибридного, что опять же связано с неразвитием боковых долей. Тогда как у гибридного листа в среднем ярусе содержание цитокининов остается на достаточно высоком уровне, предполагая возможность образования

остается на достаточно высоком уровне, предполагая возможность образования сегментов. Для сильнорассеченных листьев характерно некоторое повышение уровня цитокининов в нижней части растения. В данном случае образование сегментов листа происходит с самых ранних этапов органогенеза и до конца развития.

ВЫВОДЫ

1. Ген Lanceolata в гомозиготном состоянии обладает плейотропным эффектом на закладку побеговой апикальной меристемы и формирование семядолей, что проявляется в морфологических аномалиях меристем, семядолей и листьев.

2. Анализ последовательности фрагмента гена Lanceolata подтвердил гомозиготное состояние по данному локусу растений с нарушением формирования меристем, которые являются гомозиготами по данному гену. Растения с ланцетным листом по изучаемому локусу являются гетерозиготами.

3. При взаимодействии с генами, вызывающими слабую рассеченность листа, ген Lanceolata является определяющим, подавляя проявление доминантных аллелей других генов.

4. Проявление гена Lanceolata модифицируется при объединении его в одном генотипе с другим доминантным геном Mouse ears, отвечающим за формирование сильнорассеченного листа. Формирование листовой пластинки обусловлено влиянием обоих генов, эффекты которых проявляются в различной степени у листьев разных периодов онтогенеза

5. Слабая рассеченность листа обусловлена особым гормональным статусом. Растения со слабой и сильной степенью рассеченности листа отличаются по содержанию гормонов, что тесно связано с закладкой и формированием сегментов листа в процессе морфогенеза.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Милюкова H.A., Скоробогатова И.В., Чикало А.О., Соловьев A.A. Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата. //Известия ТСХА, №3. -Москва, 2008. - С. 72-80.

2. Чикало А.О., Милюкова H.A. Изучение проявления мутации томата Lanceolata //Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников. - Санкт-Петербург, 2006. С. 218.

3. Милюкова H.A., Скоробогатова И.В. Некоторые генетические и морфофизиологические эффекты мутации томата Lanceolata //Материалы Международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства». - Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2007. - С. 143-145.

4. Милюкова H.A., Скоробогатова И.В., Соловьев A.A. Оценка генетических и физиологических эффектов мутации томата Lanceolata //Материалы V Международной научной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений». - Минск, 2007. - С. 141.

5. Милюкова H.A. Мутация томата Lanceolata-. генетические и физиологические особенности проявления, эффекты взаимодействия с другими генами, контролирующими тип листа// Том «Структурная биология». -Петрозаводск, 2008. - С. 281-283.

6. Соловьев A.A., Милюкова H.A. Коллекция мутантов томата в изучении генетики развития листа// Материалы Международной научно-практической конференции «Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений». - Киров, 2008. - С. 56-57.

7. Milyukova N.A., Soloviev A.A. The role of Lanceolata gene in tomato leaf form development //XVI EUCARPIA Meeting Working Group Tomato -Wageningen, The Netherlands. - P. 68.

Отпечатано с готового оригинал- макета

Формат 60X84'/,б Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз Заказ 565

Издательство РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева 127550,Москва, ул Тимирязевская,44

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Милюкова, Наталья Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ--------------------------------------------------------------------------------—

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ------------------------------------------------------------------------—

1.1 Происхождение и классификация томата------------------------------------------------------—

1.2 Томат как модельный объект в научных исследованиях

1.3 Некоторые особенности онтогенеза и органогенеза растений

1.3.1 Эмбриональное развитие растений (эмбриогенез)

1.3.2 Деятельность побеговых апикальных меристем иразвитие листа

1.3.3 Общие сведения о морфологии листьев

1.3.4 Особенности органогенеза томата

1.3.5 Методы изучения программ развития растений

1.3.6 Механизмы контроля развития листа

1.4 Генетический контроль развития листа на разных этапах его формирования

1.4.1 Генетический контроль инициации листа

1.4.2 Генетический контроль развития листа. Определение размера и рассеченности ~

1.4.3 Генетический контроль стадии формирования тканей листа

1.4.4 Общие сведения о программах развития сложных листьев

1.4.4.1 Особенности развития листьев томата.

1.5. Роль фитогормонов в онтогенезе растений----------------:

1.5.1 Ауксины.-.—

1.5.2. Гиббереллины

1.5.3. Цитокинины------------------------------------------------------.

1.5.4. Этилен

1.5.5. Абсцизовая кислота

1.6 Механизмы регуляции экспрессии генов развития

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Материал---------------------------------------------------------------------------------.

2.2 Методы

2.2.1 Выращивание и анализ проявления и наследования формы листа.

2.2.2 Анализ формирования зародыша

2.2.3.Определение эндогенного содержания гормонов

2.2.4 Выделение ДНК

2.2.5 Подбор и синтез праймеров.-.

2.2.6 ПЦР-анализ.

2.2.7 Секвенирование продукта ПЦР.

2.2.8 Статистический анализ полученных результатов

2.2.9 Документация изображений.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Особенности проявления мутации Lanceolata.

3.2 Секвенирование фрагмента гена Lanceolata —

3.3 Взаимодействие гена. Lanceolata с генами entire, potato leaf и Mouse ears, влияющими на степень рассеченности листа.-.

3.3.1. Наследование типа листа в комбинации Мо 319 (мутация La) х LA 0784 (мутация е)

3.3.2. Наследование типа листа в комбинации скрещиванияобразец Мо 319 (мутация La) х LA 1786 (мутация с)

3.3.3. Наследование типа листа в комбинации скрещивания.

Мо 319 (мутация La) х LA 0715 (мутация Me)

3.4 Изучение эндогенного содержания гормонов в листьях томата различного типа рассеченности.

ВЫВОДЫ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата"

Актуальность исследования. Формирование листа у растений — один из важных процессов, который является основополагающим в жизнедеятельности растения и определении его продуктивности. Понимание генетического контроля формирования листа имеет большое значение для программированного создания растений с заданными признаками.

Другим важным аспектом формирования листа является его гормональная регуляция. Изучение взаимосвязи между гормональным статусом растения и степенью рассеченности листа дает более полное представление о механизмах формирования листа [Лутова JI.A. и др., 2000; Shekhar K.N., Sawhney V.K., 1990; Ахмед М., 2005]. Исследование проявления и взаимодействия гена Lanceolata с другими генами имеет важное фундаментальное значение, связанное с пониманием генетических механизмов формирования признаков и их проявления в онтогенезе.

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования являлось изучение роли гена Lanceolata в формировании листа томата путем выявления особенностей его взаимодействия с генами, определяющими рассеченный и нерассеченный лист, и выявления связи гормонального статуса растений с разной степенью рассеченности листа.

В задачи исследования входило:

1. Морфологический анализ мутантных по гену Lanceolata растений;

3. Генетический анализ наследования признака ланцетный лист;

4. Изучение взаимодействия гена Lanceolata с генами, детерминирующими формирование слаборассеченного листа;

5. Изучение взаимодействия гена Lanceolata с геном Mouse ears, определяющим сильную рассеченность листа;

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АБК - абсцизовая кислота

ABC модель - модель формирования органов цветка. Согласно АВС-модели для формирования четырех органов цветка вполне достаточно трех гомеозисных функций, которые были названы А, В и С (на примере арабидопсиса).

Функция А связана с проявлением активности генов APETALA1 и APETALA2.

Функция В определяется экспрессией генов APETALA3 и PISTILLATA. Функция

С зависит от активности гена AGAMOUS.

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ГК - гибберелловая кислота (ГК3)

ИУК - индолил-3-уксусная кислота (ауксин)

JIl, JI2, JI3 - слои клеток в зонах ПАМ миРНК - микро РНК

ПАМ - побеговая апикальная меристема

ПЗ - периферическая зона ПАМ

РИБ-зона - подстилающая зона ПАМ

ЦЗ - центральная зона ПАМ

ЦК - цитокинины

PI, Р2, РЗ, Р4 - примордии листа (первый -четвертый соответственно) Me - Mouse ears - ген томата, отвечающий за развитие сильнорассеченного листа со множеством мелких сегментов (тип мышиные уши) La — Lanceolata — ген томата, детерминирующий развитие нерассеченного цель-нокрайнего листа (ланцетный лист) е - entire - ген томата, определяющий развитие нерассеченного листа с искривленной центральной жилкой с -potato leaf - ген томата, определяющий формирование листа с меньшим количеством сегментов, чем у листа дикого типа

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Милюкова, Наталья Александровна

выводы

2. Анализ последовательности фрагмента гена Lanceolata подтвердил гомозиготное состояние по данному локусу растений с нарушением формирования меристем. Растения с ланцетным листом по изучаемому локусу являются гете-розиготами.

4. Проявление гена Lanceolata модифицируется при объединении его в одном генотипе с другим доминантным геном Mouse ears, отвечающим за формирование сильнорассеченного листа. Развитие листовой пластинки обусловлено влиянием обоих генов, эффекты которых проявляются в различной степени у листьев разных периодов онтогенеза.

5. Растения со слабой и сильной степенью рассеченности листа отличаются по содержанию гормонов, что тесно связано с закладкой и формированием сегментов листа в процессе морфогенеза.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Милюкова Н.А., Скоробогатова И.В., Чикало А.О., Соловьев А.А. Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата// Известия ТСХА, №3. -Москва, 2008 - С. 72-80.

2. Чикало А.О., Милюкова Н.А. Изучение проявления мутации томата Lanceolata// Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников. - Санкт-Петербург, 2006 - С. 218.

3. Милюкова Н.А., Скоробогатова И.В. Некоторые генетические и морфо-физиологические эффекты мутации томата Lanceolata!7 Материалы Международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства». - Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2007 - С. 143-145.

4. Милюкова И.А., Скоробогатова И.В., Соловьев А.А. Оценка генетических и физиологических эффектов мутации томата Lanceolata// Материалы V Международной научной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений». - Минск, 2007 - С. 141.

5. Милюкова Н.А. Мутация томата Lanceolata: генетические и физиологические особенности проявления, эффекты взаимодействия с другими генами, контролирующими тип листа// Материалы XII съезда Русского ботанического общества. Том «Структурная биология». - Петрозаводск, 2008 - С. 281-283.

6. Соловьев А.А., Милюкова Н.А. Коллекция мутантов томата в изучении генетики развития листа// Материалы Международной научно-практической конференции «Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений». - Киров, 2008 - С. 56-57.

7. Milyukova N.A., Soloviev A.A. The role of Lanceolata gene in tomato leaf form development// XVI EUCARPIA Meeting Working Group Tomato - Wagenin-gen, The Netherlands, 2008 - P. 68.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Милюкова, Наталья Александровна, Москва

1. Алпатьев А.В. Помидоры. М.: КолосС, 1981 - 304с.

2. Андреева И.И., Родман JI.C. Ботаника. М.: КолосС, 1999 - 487с.

3. Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология: полный курс (в трех томах). — М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2002.

4. Бочарникова Н.И., Козлова В.М. Мутантные формы томатов. Кишинев, Штиинца, 1992-63с.

5. Брежнев Д.Д. Томаты. М., КолосС - 1964 - 320с.

6. Гавриш С.Ф. Томаты М: Россельхозиздат, 1987 - 71с.

7. Гавриш С.Ф. Галкина С.Н., Томат: возделывание и переработка. М.: Росагропромиздат, 1990 - 190с.

8. Гавриш С.Ф. Биологический потенциал культурного томата (Lycopersicon esculentum Mill.) и его использование в селекции для защищенного грунта: дисс. . д-ра с.-х. наук в форме науч. докл.: 06.01.05 СПб., 1992 - 89с.

9. Гавриш С.Ф. Томаты. НИИОЗГ, 2003 - 152с.

10. Генетика. / Отв. ред. А.А. Жученко М: КолосС, 2004 - 480с.

11. Генетика развития растений/ Лутова Л.А. и др.. СПб, Наука, 2000 -539с.

12. Гилберт С. Биология развития (в трех томах). М., Мир, 1994.

13. Гормоны растений: регуляция концентрации, связь с ростом и водным обменом. / Отв. ред. Ф.М. Шакирова-М.: Наука, 2007 158с

14. Ежова Т.А., Огаркова О.А., Солдатова О.П. Инсерционный мутагенез у растений: Методич. пособие к практикуму по генетике растений на кафедре генетики и селекции М: МГУ, 1997 - 43с.

15. Ежова Т.А. Генетический контроль ранних этапов формирования листа/ Ежова Т.А.// Онтогенез, 2007 Т.38, №6 - с.434-445

16. Жученко А.А. Генетика томатов. Кишинев: Штиинца, 1973 - 662с.

17. Куземенский А.В. Неаллельное взаимодействие мутантных генов у томата/ Куземенский А.В.// Цитология и генетика 2002 - №1. — С. 32-39

18. Куперман Ф.М. Морфологическая изменчивость растений в онтогенезе: Лекция из курса «Биология развития растений». М.: Изд. МГУ, 1963 — 64с.

19. Медведев С.С. Физиология растений: Учебник СПб.: Из-во С.-Петерб. ун-та, 2004-336с.

20. Орлова Н.Н. Генетический анализ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991 - 317с.

21. Полевой В.В. Физиология растений. — М.: Высшая школа, 1989 — 464с.

22. Патрушев Л.И. Экспрессия генов. М: Наука, 2000 - 527с.

23. Полевой В.В. Внутриклеточные и межклеточные системы регуляции у растений/ Полевой В.В.// Соросовский образовательный журнал 1997 -№9-с.6-11

24. Полумордвинова И.В. Особенности органогенеза томатов: автореф. дисс. . канд. биол. наук — М., 1964 20с.

25. Прохоров И. А. Селекция и семеноводство овощных культур / Прохоров И. А., Крючков А.В., Комиссаров В.А. М.: КолосС, 1997 - 479с.

26. Пухальский В.А. Практикум по цитологии и цитогенетике растений/ Пу-хальский А.В. и др. -М.: КолосС, 2007 198с.

27. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника (в 2 томах). М: Мир, 1990.

28. Соловьев А.А. Взаимодействия генов при внутривидовой и отдаленной гибридизации и трансгенозе: дисс.докт. биол. наук: 03.00.15 генетика, 06.01.05 селекция и семеноводство/ Соловьев Александр Александрович - М., 2007 - 322с.

29. Скоробогатова И.В. Изменение содержания фитогормонов в проростках ячменя в онтогенезе и при внесении регуляторов, стимулирующих рост/ Скоробогатова И.В. и др.// Агрохимия, 1999 №8 — с.49-53

30. Тахтаждян A.JI. Вопросы эволюционной морфологии растений Л.: Из-во Ленингр. у-та, 1954 - 214с.

31. Хотылева Л.В. Никоро З.С., Драгавцев В.А. Теория отбора в популяциях растений Новосибирск: Наука, 1976

32. Чуб В.В. Физиология растений М.: Изд-во МГУ, 2003

33. Эдельштейн В.И. Овощеводство М.: Сельхозгиз, 1962 - 440с.

34. Эколого-генетические аспекты селекции томатов/ Жученко А.А. и др.. -Кишинев: Штиинца, 1988-231с.

35. Anderson L.W.J. Abscisic acid induces formation of floating leaves in the heterophyllous aquatic angiosperm (Potamogeton nodosus)/ Anderson L.W.J.// Science, 1978 Vool.201 -p.l 135-1138

36. Anderson L.W.J. Effects of abscisic acid on growth and leaf development in American pondweed (Potamogeton nodosus Poir.)/ Anderson L.W.J.// Aquat. Bot., 1982-Vol. 13 p.29-44

37. Ando S. Alternative transcription initiation of the nitrilase gene (BrNIT2) caused by infection with Plasmodiophora brassicae Woron. in Chinese cabbage {Brassica rapa L.)/ Ando S.// Plant Mol Biol. 2008 Aug 26.

38. Argyros R.D. Type В Response Regulators of Arabidopsis Play Key Roles in Cytokinin Signaling and Plant Development/ Argyros R.D. et al.// Plant Cell, 2008 Aug 22.

39. Avivi Y. Clausa, a tomato mutant with wide range of phenotypic perturbations, display a cell type-dependent expression of the homeobox gene LeT6/TKn 21/ Avivi Y.et al.// Plant Physiol, 2000 Vol. 124 - p.541-552

40. Barbarotto E. Potential therapeutic applications of miRNA-based technology in hematological malignancies/ Barbarotto E., Calin G.A.//Curr Pharm Des, 2008 -Vol.14, №21 p.2040-50.

41. Becraft P.W. Crinkly4: a TNFR-like receptor kinase involved in maize epidermal differentiation / Becraft P.W., Stinard P.S., McCarthy D.R.// Science, 1996 -Vol. 273 p. 1406-1409

42. Bell A.D. Plant Form: An Illustrated Guide to Flowering Plant Morphology. Oxford/New York/Tokyo: Oxford Univ. Press, 1991

43. Bharathan G. The Regulation of Compound Leaf Development / Bharathan G., Sinha N.// Plant Physiol. December 2001, Vol. 127 - p. 1533-1538

44. Blazquez M.A. Gibberellins promote flowering of Arabidopsis by activating the LEAFY promoter/ Blazquez M.A. et al.// Plant Cell, 1998 Vol.10 -p.791-800

45. Bohmert K. AGOl defines a novel locus of Arabidopsis controlling leaf development/В ohmert K. et al.// EMBO J., 1998 Vol.17-p.170-180

46. Byrne M.E. ASYMMETRIC LEA VES1 reveals knox gene redundancy in Arabidopsis/ Byrne M.E., Simorowski J., Martienssen R.A.//Development, 2002 -Vol.129 -p.1957-1965

47. Byrne M. E. Networks in leaf development/ Byrne M. E.// Curr. Opin. in Plant Biol. 2005 Vol. 8 — p.59-66

48. Chen J.-J. A Gene Fusion at a Homeobox Locus: Alterations in Leaf Shape and implications for Morphological Evolution / Chen J.-J. et al.// Plant Cell, 1997 -Vol. 9-p.l289-1304

49. Cheng Y. Auxin biosynthesis by the YUCCA flavin monooxygenases controls the formation of floral organs and vascular tissues in Arabidopsis/ Cheng Y., Dai X., Zhao Y.// Genes Devel., 2006 Vol. 20 - p. 1790-1799

50. Chuck G. KNAT1 induces lobed leaves with ectopic meristems when overexpressed in Arabidopsis/Chuck G., Lincoln C., Hake S. // Plant Cell, 1996 -Vol.8-p.1277-1289

51. Clark S.E. CLAVATA1, a regulator of meristem and flower development in Arabidopsis/ Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. //Development, 1993 -Vol.121 -p.2057-2067

52. Clark S.E. CLA VATA and SHOOTMERISTEMLESS loci competitively regulate meristem activity in Arabidopsis/ Clark S.E. et al.// Development, 1996 -Vol.122-p.1567-1575

53. Coleman W.K. The growth and development of leaf in tomato (,Lycopersicon esculentum)! Coleman W.K., Greyson R.I.// Can. J. Bot., 1976 Vol.54 -p.2704-2717

54. DeMason D.A. Roles of the Uni-gene in shoot and leaf development of pea (Pisum sativum): phenotypic characterization and leaf development in the uni-and uni-tac mutants/ DeMason D.A., Schmidt R.J.// Int. J. Plant Sci., 2001 -Vol.162 — p. 1033-1051

55. DeMason D.A. Genetic control of leaf development in pea {Pisum sativum)/ DeMason D.A., Villani P J.// Int. J. Plant Sci., 2001 Vol. 162 - p.493-511

56. DeMason D. Roles for auxin during morphogenesis of the compound leaves of pea {Pisum sativum)/ DeMason D., Chawla R.// Planta, 2004 Vol.218 -p.43 5-448

57. Dengler N.G. Comparison of leaf development in normal (+/+), entire (e/e) and Lanceolate (La/+) plants of tomato, Lycopersicon esculentum, 'Ailsa Craig'/ Dengler N.G. //Bot. Gaz., 1984 Vol. 145 - p.66-77

58. Deschamp P.A. Leaf dimorphism in aquatic angiosperms: significance of turgor pressure and cell expansion/ Deschamp P.A., Cooke T.J.// Science, 1983 -Vol.219-p.505-507

59. Deschamp P.A. Leaf dimorphism in the aquatic angiosperm Callitriche hetero-phylla/ Deschamp P.A., Cooke T.J. //Am. J. Bot., 1985 Vol.72 - p. 13771387

60. Eames A.J. Morphology of Angiosperms/ Eames A.J.// New York: McGraw1. Hill, 1961

61. Eckardt N.A. The Role of PHANTASTICA in Leaf Development/ Eckardt N.A.// Plant Cell, 2004- Vol.16 p. 1073-1075

62. Eckardt N.A. Evolution of Compound Leaf Development in Legumes: Evidence for Overlapping Roles of KNOX1 and FLO/LFY Genes/ Eckardt N.A.// Plant Cell, 2007 Vol. 19 - р.ЗЗ 15-3316

63. Evans M.M.S. Gibberellins promote vegetative phase change and reproductive maturity in maize/ Evans M.M.S., Poethig R.S. // Plant Physiol., 1995 -Vol.108-p.475-487

64. Fleming A.J. Analysis of expansin-induced morphogenesis on the apical meris-tem of tomato/ Fleming A.J. et al.// Planta, 1999 Vol.208 - p. 166-174

65. Fleming A.J. The mechanism of leaf morphogenesis/ Fleming A.J. // Planta,2002-Vol.216-p. 17-22

66. Fleming A.J. The control of leaf development/ Fleming A.J.// New Phytologist, 2005-Vol. 166 -p.9-20

67. Fleming A.J. Induction of leaf primordia by the cell wall protein expansin/ Fleming A.J. et al. // Science, 1997 Vol. 276 - p. 1415-1418

68. Frank M. TUMOROUS SHOOT DEVELOPMENT (TSD) genes are required for co-ordinated plant shoot development/ Frank M. et al.// The Plant Journal, 2002, Vol. 29, № 1 -p.73-85

69. Freeling M. A conceptual framework for maize leaf development/ Freeling M.// Dev. Biol., 1992-Vol. 153-p.44-58

70. Friml J. Auxin transport — shaping the plant/ Friml J. // Cur. Opin. Plant Biol.,2003-Vol. 6-p. 7-12

71. Gifford E.M. Morphology and Evolution of Vascular Plants/ Gifford E.M., Foster A.S.// New York: Freeman, 1989

72. Goliber Т.Е. Genetic, molecular, and morphological analysis of compound leaf development/ Goliber Т.Е. et al. //Curr. Topics Dev. Biol., 1998 Vol. 41 - p. 259-290

73. Goodrich J. A polycomb-group gene regulates homeotic gene expression in Arabidopsis / Goodrich J. et al.// Nature, 1997 Vol.386 - p.44-51

74. Gu X. Dynamics of phragmoplastin in living cells during cell plate formation and uncoupling of cell elongation from the plane of cell division/ Gu X., Verma D.P.S. // Plant Cell, 1997-Vol.9-p.157-161

75. Hagemann W. Organogenetic capacity of leaves: the significance of marginal blastozones in angiosperms/ Hagemann W., Gleissberg S.// Plant Syst. Evol., 1996-Vol. 199 —p.121-152

76. Hake S. Plant morphogenesis and KNOX genes/ Hake S., Ori N.// Nature Genet., 2002 Vol. 31, №2-p. 121-122.

77. Hareven D. The making of a compound leaf: genetic manipulation of leaf architecture in tomato / Hareven D. et al. // Cell, 1996 Vol. 84, №5 - p.735-744

78. Hay A. PINning down the connections: transcription factors and hormones in leaf morphogenesis/ Hay A., Barkoulas M., Tsiantis M.// Curr. Opin. in Plant Biol., 2004 Vol.7 - p.575-5 81

79. Hemerley A. Dominant negative mutants of the Cdc2 kinase uncouple cell division from iterative plant development/ Hemerley A. et al.// EMBO J., 1995 -Vol.14 — p.3936-3936

80. Hofer J. UNIFOLIATA regulates leaf and flower morphogenesis in pea/ Hofer J. et al.//Curr. Biol., 1997-Vol.7-p.581-587

81. Holtan H. Quantitative Trait Locus Analysis of Leaf Dissection in Tomato Using Lycopersiconpennellii Segmental Introgression Lines/ Holtan H., Hake S.// Genetics, 2003 Vol. 165 - p. 1541-1550

82. Jackson D. Expression of maize KNOTTED-1 related homeobox genes in the shoot apical meristem predicts patterns of morphogenesis in the vegetative shoot / Jackson D., Veit В., Hake S.// Development, 1994 Vol.120 - p.405

83. Janssen В.-J. Overexpression of a Homeobox Gene, LeT6, Reveals Indeterminate Features in the Tomato Compound Leaf/ Janssen B.-J., Lund L., Sinha N.// Plant Phisiol., 1998 -№117-p. 771-786

84. Janssen B.-J. Isolation and characterization of two knotted-like homeobox genes from tomato/ Janssen B.-J. et al.// Plant Mol. Biol., 1998 Vol.36 -p.417-425

85. Jones A.M. Auxin-dependent cell expansion mediated by overexpressing auxin-binding protein/ Jones A.M. et al.// Nature, 1998 Vol.282 - p.l 1141116

86. Kane M.E. Abscisic acid induces aerial leaf morphology and vasculature in submerged Hippuris vulgaris L. / Kane M.E., Albert L.S. // Aquat. Bot., 1987 -Vol.28-p.81-88

87. Kaplan D.R. Comparative developmental evaluation of the morphology of uni-facial leaves in the monocotyledons / Kaplan D.R. // Bot. Jahrb. Syst., 1975 -Vol.95-p.1-105

88. Kieber J.J. Cytokinins/ Kieber J.J.// The Arabidopsis Book, 2002 p. 1-22

89. Keller E. Expansins in growing tomato leaves/ Keller E., Cosgrove D.// Plant J., 1995 Vol. 8, №6 - p. 795-802

90. Kerstetter R. Shoot Meristem Formation in Vegetative Development/ Kerstetter R., Hake S.//The Plant Cell, 1997 Vol. 9 -p.1001-1010

91. Kerstetter R.A. The specification of leaf identity during shoot development/ Kerstetter R.A., Poethig R.S.// Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 1998, Vol.14 -p.3 73-98

92. Kessler Sh. Identity of extra cell-layers produced in the glossy^ mutation in maize/ Kessler Sh., Sinha N.// Maize Gen. Coop. Newsletter, 1997

93. Kessler Sh. Mutations altering leaf morphology in tomato/ Kessler Sh. et all. //Int. J. Plant Sci., 2001 -Vol.162, №3 -p.475-492

94. Kim G.T. The CURLY LEAF gene controls both division and elongation of cells during the expansion of the leaf blade in Arabidopsis thaliana/ Kim G.T.,

95. Tsukaya H., Uchimiya H.// Planta, 1998 Vol.206 - p. 175-183

96. Lashbrook C. Differential regulation of the tomato ETR gene family throughout plant development// Lashbrook C., Tieman D., Klee H.// Plant J., 1998 Vol. 15, №2-p. 243-252

97. Laufs P. Mgounl and mgoun2: two genes required for primordium initiation at the shoot apical and floral meristems in Arabidopsis thaliana/ Laufs P. et al.// Development, 1998 Vol.125 - p. 1253-1260

98. Lincoln C. A Knottedl- like homeobox gene in Arabidopsis is expressed in the vegetative meristem and dramatically alters leaf morphology when overex-pressed in transgenic plants/ Lincoln C. et al.// Plant Cell, 1994 Vol.6 -p. 1859-1876

99. Liu J. Ectopic expression of soybean GmKNTl in Arabidopsis results in altered leaf morphology and flower identity/ Liu J. et al.// J. Genet Genomics, 2008 -Jul, Vol.35, №7 -p.441-449

100. Long J.A. A member of the KNOTTED class of homeodomain proteins encoded by the SHOOTMERISTEMLESS gene of Arabidopsis/ Long J. A. et al.// Nature, 1996 Vol. 379 - p.66-69

101. Lu B. The control of pinna morphology in wild-type and mutant leaves of the garden pea (Pisum sativum L.)/ Lu B. et al.// Int. J. Plant Sci., 1996 Vol. 157 -p.659— 673

102. Malloiy A. MicroRNA control of PHABULOSA in leaf development: importance of pairing to the microRNA 5' region/ Mall017 A.et al.// The EMBO Journal, 2004-Vol. 23 -p.3356-3364

103. Mallory A.C MicroRNA maturation and action-the expanding roles of ARGO-NAUTEsJ Malloiy A.C., Elmayan Т., Vaucheret H.// Curr Opin Plant Biol.2008 , Aug 6.

104. Marx G.A. A suite of mutants that modify pattern formation in pea leaves/ Marx G.A.// Plant Mol. Biol. Rep., 1987 Vol.5 - р.311-335

105. Mattsson J. Responses of plant vascular systems to auxin transport inhibition/ Mattsson J., Sung Z.R., Berleth T.// Development, 1999 Vol.126 - p.2979-2991

106. McConnell J.R., Barton M.K. Leaf polarity and meristem formation in Arabidopsis/ McConnell J.R., Barton M.K.// Development, 1998 Vol.125 -p.293 5-2942

107. Moxon S. Deep sequencing of tomato short RNAs identifies microRNAs targeting genes involved in fruit ripening/ Moxon S. et al.// Genome Res., 2008 Sep 2.

108. Nagpal P. AXR2 Encodes a Member of the Aux/IAA Protein Family 1/ Nagpal P. et al. // Plant Physiology, 2000 Vol.123 - p.563-573

109. Nelson T. Leaf vascular pattern formation/ Nelson Т., Dengler N.// Plant Cell, 1997-Vol. 9-p.l 121-1135

110. Okada K. Requirement of the auxin polar transport system in early stages of Arabidopsis floral bud formation/ Okada K. et al.// Plant Cell, 1991 Vol. 3 -p. 677-684

111. Nieves-Cordones M. A putative role for the plasma membrane potential in the control of the expression of the gene encoding the tomato high-affinity potassium transporter НАК5/ Nieves-Cordones M.// Plant Mol Biol. 2008 Aug 27.

112. Ori N. Leaf Senescence Is Delayed in Tobacco Plants Expressing the Maize Homeobox Gene knotted 1 under the Control of a Senescence-Activated Promoter/ Ori N.// The Plant Cell, 1999 Vol.11 - p. 1073-1080117.

113. Ori N. Regulation of LANCEOLATE by miR319 is required for compound-leaf development in tomato/ Ori N. et al.// Nat Genet., 2007 Jun, Vol. 39, №6 -p.787-791

114. Para A. Meristem maintenance in Arabidopsis thaliana/ Para A.// Comprehensive summaries of Uppsala dissertations from the Faculty of science and Technology. Acta Universitatis Upsaliensis. Uppsala, 2004.

115. Parnis A. The dominant developmental mutation of tomato, Mouse ear and Curl, are associated with distinct modes of abnormal transcription regulated of a Knotted gene/ Plant Cell, 1997 Vol.9 - p.2143-2158

116. Parry G. Quick on the uptake: Characterization of a family of plant auxin influx carriers/ Parry G. et al.// J. Plant Growth Regul., 2001 Vol. 20 - p. 217-225

117. Peralta I.E. Classification of wild tomatoes: a review/ Peralta I.E., Spooner D.M.// Kurtziana, 2000 Vol.28 - p.45-54

118. Peralta I.E. Granule-bound starch synthetase (GBSSI) gene phylogeny of wild tomatoes Solanum L. section Lycopersicon (Mill.) Wettst. subsection Lycoper-sicon./ Peralta I.E., Spooner D.M.// American Journal of Botany, 2001 -Vol.88-p.1888-1902.

119. Poethig R.S. Leaf Morphogenesis in Flowering Plants/ Poethig R.S. // Plant Cell, 1997 Vol. 9 — p.1077-1087.

120. Reinhardt D. Microsurgical and laser ablation analysis of interactions between the zones and layers of the tomato shoot apical meristem/ Reinhardt D. et al.// Development, 2003 Vol.130 -p.4073-4083.

121. Reinhardt D. Microsurgical and laser ablation analysis of leaf positioning and dorsoventral patterning in tomato/ Reinhardt D. et al.// Development, 2004 -Vol.132-p.15-26

122. Rose A.B. Intron-mediated regulation of gene expression/ Rose A.B.// Curr Top Microbiol Immunol., 2008 Vol. 326 - 277-290

123. Ross J.J. Evidence that auxin promotes gibberellin Al biosynthesis in pea/ Ross J.J. et al.// Plant J., 2000 Vol.21 - p.547-552

124. Sachs T. Cell polarity and tissue patterning in plants/ Sachs T. // Dev. Suppl., 1991 Vol.1 -p.83-93

125. Sakamoto T. The Conserved KNOX Domain Mediates Specificity of Tobacco KNOTTED!-Type Homeodomain Proteins / Sakamoto T. et al.// Plant Cell, 1999-Vol.11 -p.1419-1431.

126. Sakamoto T. i&VOXhomeodomain protein directly suppresses the expression ofa gibberellin biosynthetic gene in the tobacco shoot apical meristem/ Sakamoto T. et al.// Genes & Development, 2001 Vol.15 - p.581-590.

127. Schneeberger R. The rough sheath2 gene negatively regulates homeobox gene expression during maize leaf development/ Schneeberger R. et al.// Development, 1998 -Vol.125 -p.2857-2865.

128. Serikawa K.A. Localization of expression of KNAT3, a class 2 knotted!- like gene/ Serikawa K.A. et al.// Plant J., 1997 Vol.11 - p.853-861

129. Shekhar K.N. Regulation of the fusion of floral organs by temperature and gib-berellic acid in the normal and solanifolia mutant of tomato (Lycopersicon es-culentum) / Shekhar K.N., Sawhney V.K. I I Can. J. Bot., 1989 Vol. 68 -p.713-718

130. Shekar K.N. Regulation of the fusion of floral organs by temperature and gib-berelic acid in the normal and solanifolia mutant of tomato {Lycopersicon escu-lentum)/ Shekar K.N., Sawney V.K.// Can. J. Bot., 1998 Vol.68 - p.713-718.

131. Shekhar K.N. Leaf development in the normal and solanifolia mutant of tomato (Lycopersicon esculentum)/ Shekhar KN, Sawhney V.K.// Am. J. Bot., 1990 -Vol.77-p.46-53.

132. Sieburth L.E. Auxin is required for leaf vein pattern in Arabidopsis/ Sieburth L.E.// Plant Physiol. 1999-Vol. 121 p. 1179-1190

133. Sinha N. Leaf development in angiosperms/ Sinha N.// Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1999-Vol. 50-p.419-446

134. Smith L.G. A dominant mutation in the maize homeobox gene, Knotted-1, cause its ectopic expression in leaf cells with altered fates/ Smith L.G. et al.// Development, 1992-Vol. 116-p.21-30.

135. Smith L.G. The tangledl mutation alters cell division orientations throughout maize leaf development without altering leaf shape/ Smith L.G., Hake S., Sylvester A. W.// Development, 1996 Vol. 122 - p.481-489.

136. SOL Newsletter, August, 2008

137. Stals H. When plant cells decide to divide/ Stals H., Inzer D. // Trends Plant Sci., 2001 Vol.6-p.1360-1385.

138. Steeves Т.A. Patterns in Plant Development/ Steeves T.A., Sussex I.M.// Cambridge/New York/New Rochelle/Melbourne/Sydney: Cambridge Univ. Press, 1989.

139. Stieger P.A., Reinhardt D., Kuhlemeier C. The auxin influx carrier is essential for correct leaf positioning/ Stieger P.A., Reinhardt D., Kuhlemeier С.// Plant J., 2002 Vol. 32 - p.509- 517.

140. Sun Q. Rice jmjC domain-containing gene JMJ706 encodes H3K9 demethylase required for floral organ development/ Sun Q, Zhou D.X.// Proc Natl Acad Sci USA, 2008 Sep 2.

141. Sylvester A.W. Division and differentiation during normal and liguleless-1 maize leaf development/ Sylvester A.W., Cande W.Z., Freeling M.// Development, 1995-Vol. 110, №3 p. 985-1000.

142. Sylvester A.W. Aquisition of identity in the developing leaf/ Sylvester A.W.et al.//Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 1996-Vol.12-p.257-304.

143. Tang G. The art of microRNA: Various strategies leading to gene silencing via an ancient pathway/ Tang G. et al.// Biochim Biophys Acta., 2008 Jun 20.

144. Tardieu F. Quantitative analysis of cell division in leaves: methods, developmental patterns and effects of environmental conditions/ Tardieu F., Granier CM Plant Mol Biol., 2000 Vol.343 -p.555-567.

145. Tattersall A.D. The Mutant crispa Reveals Multiple Roles for PHANTASTICA in Pea Compound Leaf Development/ Tattersall A.D. et al.// Plant Cell, 2005 -Vol. 17-p.l046-1060

146. Taylor C. Knox-on effects on leaf development/ Taylor C. // Plant Cell, 1997 -Vol. 9-p.2101.

147. Telfer A., Poethig R.S. Leaf development in Arabidopsis/ Telfer A., Poethig R.S.// EM Meyerowitz, CR Somerville, 1994 p. 379-401.

148. Terzi L.C. Regulation of flowering time by RNA processing/ Terzi L.C., Simpson G.G.// Curr Top Microbiol Immunol., 2008 Vol.326 - p.201-18.

149. Traas J. Normal differentiation patterns in plants lacking microtubular prepro-phase bands/ Traas J. et al.// Nature, 1995 Vol.375 - p.676-677.

150. Tsukaya H. Developmental genetics of leaf morphogenesis in dicotyledonous plants/Tsukaya H.//J. Plant Res., 1995 Vol.108 - p. 407- 16

151. Uchida N. Regulation of SHOOT MERISTEMLESS genes via an upstream-conserved noncoding sequence coordinates leaf development/ Uchida N. et al. // PNAS, October 2, 2007-Vol. 104, №40 p. 15953-15958

152. Villani P.J. Roles of the Af and 77 genes in pea leaf morphogenesis: characterization of the double mutant (afaftltl)/ Villani P .J., DeMason D.A.// Am. J. Bot., 1997 Vol. 84 - p. 1323-1336

153. Villani P.J. Roles of the Af and 77 genes in pea leaf morphogenesis: leaf morphology and pinna anatomy of the heterozygotes/ Villani P.J., DeMason D.A.// Can J Bot., 1999-Vol. 77-p.611-622.

154. Waites R. A Phantastica: a gene required for dorsoventrality of leaves in Antirrhinum majusl Waites R., Hudson A.// Development, 1995 Vol.121 — p.2143-2154.

155. Waites R. The Phantastica gene encodes a MYB transcription factor involved in growth and dorsoventrality of lateral organs in Antirrhinum/ Waites R. et al.// Cell, 1998 Vol.93 -p.779-789.

156. Waites R. The Handlebars gene is required with Phantastica for dorsoventral asymmetry of organs and for stem cell activity in Antirrhinum! Waites R., Hudson A.//Development, 2001 Vol.128-p. 1923-1931.

157. Waizenegger I. The Arabidopsis KNOLLE and KEULE genes interact to promote vesicle fusion during cytokinesis/ Waizenegger I. et al.// Curr. Biol., 2000 Vol. 10 - p. 1371-1374.

158. Wang H. Expression of the plant cyclin-dependent kinase inhibitor ICK1 affects cell division, plant growth and morphology/ Wang H. et al.// Plant J.,2000-Vol. 24, №5 p. 613-623.

159. Wu N. Structural feature of sorghum chloroplast psbA gene and regulation effects of its 5'-noncoding region/Wu N. et al.// Sci China С Life Sci., 1999 -Vol. 42, №4 — p.383-94.

160. Wyrzykowska J. Manipulation of leaf shape by modulation of cell division/ Wyrzykowska J. et al.// Development, 2002 Vol.129 - p.957-964

161. Zhang D. Post-translational inhibitory regulation of acid invertase induced by fructose and glucose in developing apple fruit/Zhang D., Wang Y.// Sci China С Life Sci., 2002 Jun, Vol. 45,№ 3 -p.309-321

162. Zhang Z. Submergence-responsive MicroRNAs are Potentially Involved in the Regulation of Morphological and Metabolic Adaptations in Maize Root Cells/Zhang Z. et al. // Ann Bot (Lond), 2008 Jul 31

Информация о работе

Милюкова, Наталья Александровна
кандидата биологических наук
Москва, 2008
ВАК 03.00.15

Диссертация

Роль мутации Lanceolata в формировании листа томата - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы