Диссертация (1144724), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В недетерминированном клубеньке индуцируются деления клетокперицикла и соседних внутренних слоев коры корня, а в детерминированномклубеньке — внешних слоев коры (Timmers et al., 1999). Данные типыклубеньков различаются по длительности функционирования клубеньковоймеристемы(см.раздел1.1.9.).Данныепроцессысопровождаютсяизменениями в организации тубулинового цитоскелета. Так, у M. truncatulaчерез 16–18 часов после инокуляции в клетках перицикла ядро смещается вцентр клетки, при этом вокруг него формируется сеть перинуклеарныхмикротрубочек. В клетках внутренних слоев коры наблюдалось увеличениеколичества перинуклеарных микротрубочек и отходящих от ядра радиальныхэндоплазматическихмикротрубочек.ВтожевремякортикальныеОбзор литературымикротрубочки86терялинеупорядоченно.параллельнуюТакиеизмененияорганизациюприводяткирасполагалисьизодиаметрическойорганизации клеток (Timmers et al., 1999).
Было предположено, что визменениях организации цитоскелета может играть роль аннексин MtAnn1,т.к. для аннексинов показано взаимодействие с цитоскелетом и связанными сцитоскелетомбелками.ЭкспрессиягенаMtAnn1наблюдаласьприинокуляции ризобиями или обработке корней M. truncatula очищеннымиNod-факторами во внешних и внутренних слоях (в основном эндодерме)коры корня.
Иммунолокализация и анализ корней, трансформированныхрепортерной конструкцией MtAnn-GFP, выявили цитоплазматическую иперинуклеарную локализацию аннексина MtAnn1 в клетках коры (DeCarvalho-Niebel et al., 2002).Активированные клетки коры вновь входят в клеточный цикл, покидаястадию G0 (Yang et al., 1994). При действии Nod-факторов была показанаактивацияэкспрессиигенаMtcycA2,кодирующегоциклинА-типа(участвующий в переходе G0/G1–S), в клетках коры, расположенныхнапротив протоксилемных полюсов. Промотор данного гена содержитауксин-регулируемые элементы, которые в ответ на действие ауксинаактивирует его экспрессию (Roudier et al., 2003). Тем не менее, для переходавМфазу необходимыдополнительныециклиныB-типа,которыеактивируются во внутренних слоях коры (Yang et al., 1994).
Таким образом,клеточный цикл может быть завершен во внутренней коре только напротивпротоксилемных полюсов.УM.truncatulaбылпроведендетальныйанализразвитияклубенькового примордия (Xiao et al., 2014). Было показано, что корень M.truncatula чаще всего имеет 5 слоев коры, которые были обозначены С1 —С5, при этом С1 является самым наружным слоем, а С5 — внутренним,прилегающем к перициклу. Анализ развития клубенькового примордияпозволил выделить 6 последовательных стадий его развития (Рисунок 16).Обзор литературы87Рисунок 16. — Последовательные стадии развития клубеньковогопримордия у M. truncatula(А) стадия I.
Антиклинальные деления клеток индуцируются вперицикле (обозначены стрелками) и изредка в слоях С5 и С4. (Б) стадия II.Антиклинальные клеточные деления активируются в С5 и С4 слоях, иногдаони происходят в слое С3. Высокая частота делений во внутренних слояхподтверждает, что деления начинаются в них. (В) стадия III.Антиклинальные деления происходят в слое С3 и эндодерме (указаныстрелками). В клетках производных от С4/С5 слоев индуцируютсяпериклинальные деления, антиклинальные деления изредка происходят вслое С2. (Г) стадия IV.
Периклинальные деления индуцируются в слое С3(указаны стрелками), эндодерме и перицикле (указаны стрелкой),продолжаются деления С4/С5 слоев, антиклинальные деления происходят вслое С2. (Д) стадия V. Клетки, производные от C3 слоя формируютмногоклеточные слои (указаны стрелкой), слои С4/С5 формируют 8 слоевклеток, перицикл и эндодерма участвуют в формировании примерно 6 слоевклеток в основании примордия, слои С2 и С1 несколько раз делятсяантиклинально. (Е) стадия VI.
На периферии клубенька формируютсяпроводящие пучки, и начинает функционировать меристема. С этого моментапримордий становится клубеньком. На В–Д красная линия обозначаетОбзор литературы88границу между клетками, происходящими от слоев C3, C4/5 и эндодермы. ep— эпидерма, C1 — первый слой коры, C2 — второй слой коры, C3 — третийслой коры, C4 — четвертый слой коры, C5 — пятый слой коры, ed —эндодерма, pc — перицикл. Масштабная линейка = 75 мкм (Xiao et al., 2014).На первой стадии в перицикле индуцируются антиклинальные деления,после чего антиклинальные деления затрагивают слои С5 и частично С4, чтоозначаетпереходковторойстадии.Вовремятретьейстадиипериклинальные деления индуцируются в С5 и С4, а антиклинальныеделения — в слое С3 и эндодерме.
На четвертой стадии периклинальныеделения индуцируются в слое С3, перицикле и эндодерме, продолжаютсяклеточные деления в С4 и С5, некоторые антиклинальные деленияиндуцируются в слое С2. На пятой стадии производные клетки от слоя С3формируют многослойную будущую меристему, слои С4/5 формируют около8 слоев, перицикл и эндодерма — от 6 до 8 слоев.
На данной стадиипрекращается митотическая активность клеток в слоях С4/С5. Данные клеткиувеличиваются в размерах и в них проникают инфекционные нити. В то жевремя клетки будущей меристемы (производные слоя С3) остаютсянебольшого размера и не инфицируются. На шестой стадии начинаетсяформирование периферических тканей, в том числе проводящих пучков, америстема начинает поставлять клетки в ткани клубенька (Xiao et al., 2014).1.1.8 Инфицирование клеток клубенькового примордияРастущаяинфекционнаянитьдостигаетклетокклубеньковогопримордия (Рисунок 15Г), при этом на ее концах формируются выросты,лишенные стенки и отделенные от цитоплазмы клетки лишь плазматическоймембраной.
Из этих выростов, называемых инфекционными каплями,происходит высвобождение бактерий в цитоплазму растительной клетки(Brewin, 2004) (Рисунок 15З). Было показано, что при развитии клубенька уM. truncatula инфекционная нить достигает клеток производных от слоевС4/С5 через 42–48 часов после инокуляции, а спустя 80 часов послеОбзор литературы89инокуляции, в этих клетках наблюдается выход бактерий. Таким образом,выход бактерий происходит спустя 32 часа после того, как инфекционнаянить достигнет клеток примордия. Инфицированные клетки увеличиваются вразмерах и формируют 8 слоев клеток в основании зрелого клубенька (Xiaoet al., 2014).В настоящее время практически ничего неизвестно о генетическомконтроле формирования и функционирования инфекционных капель.
Какупоминалась ранее, у мутантов по гену MtSYMREM1 наблюдалосьувеличение зоны инфекции, а также был нарушен выход бактерий вцитоплазму растительной клетки (Lefebvre et al., 2010). В формированиимембран инфекционной капли была показана роль элементов везикулярноготранспорта: белков SNAREs и синаптотагминов (Catalano et al., 2007; Gavrinet al., 2017). Более детально роль этих белков в везикулярном транспортебудет рассмотрена на примере развития симбиосом в разделе 1.1.12.2.Выявленный нами мутант по гену Pssym40 характеризуется формированиемгипретрофированых инфекционных капель (Tsyganov et al., 1998).
Данныйген является ортологом гена MtEFD (Неманкин, 2011), кодирующеготранскрипционныйфактор,активирующийнегативныйрегуляторцитокининового ответа MtRR4 (Vernié et al., 2008). У мутантов по гену Mtnip(кодирующего предполагаемый транспортер нитратов) (Veereshlingam et al.,2004) и гену Ljnup133 (кодирующего нуклеопорин) (Kanamori et al., 2006)инфекционные капли были также увеличены.1.1.9.
Формирование клубеньковой меристемыУ растений, формирующих детерминированные клубеньки, клеточныеделения в примордии быстро прекращаются, меристема не формируется, ипоэтому число клеток в клубеньке сохраняется. Бактерии активно делятся винфицированных клетках, которые при этом увеличиваются в размерах. Ростдетерминированного клубенька зависит от степени увеличения размеровОбзор литературы90инфицированных клеток.
После окончания дифференцировки клубенька,рост прекращается, в результате чего формируется сферический клубенек,содержащий гомогенную центральную азотфиксирующую зону (Maunoury etal., 2008) (Рисунок 15Е).Урастений,формирующихнедетерминированыеклубеньки,формируется меристема, которая функционирует длительное время, врезультате чего в клубеньке формируется гистологическая зональность (см.раздел 1.1.13).
В меристеме отсутствуют межклеточные пространства, клеткимелкие, обогащенные цитоплазмой, и с многочисленными мелкимивакуолями (Łotocka et al., 2012).В развитии клубеньковых меристем была показано участие генов,играющих важную роль в функционировании меристем побегов и корня. Кним относятся гены, кодирующие транскрипционные факторы семействWUSCHEL-related homeobox (WOX), KNOTTED1-related homeobox (KNOX)и PLETHORA (PLT).Одним из таких генов является ген WOX5, который особенно активенна начальных этапах клубенькообразования, что способствует пролиферацииклеток при образовании клубеньковых примордиев у M.
truncaula и P.sativum. В дальнейшем наблюдается подавление его экспрессии за счетмеханизмов авторегуляции с участием CLAVATA-подобной системы,функционирующей в побеге, а также корневой системы авторегуляции(Osipova et al., 2012) (Рисунок 17).У P. sativum и M. truncatula была показана активация гена KNOX3 вответ на инокуляцию ризобиями (Azarakhsh et al., 2015). ЭкспрессияMtKNOX3 наблюдалась в клубеньковых примордиях, а на более позднихстадиях развития клубенька — в меристеме. При этом без инокуляцииризобиями сверхэкспрессия как MtKNOX3, так и PsKNOX3 приводила кформированию клубенькоподобных структур с центральным проводящимОбзор литературы91пучком.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
