Диссертация (1144724), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Клетки, покидающие меристему, как уже было описаноранее, начинают дифференцироваться, что приводит к увеличению ихразмеров.Довысвобождаютсянихдорастаютризобии.инфекционныеТакиеклетки,нити,нарядусизкоторыхоставшимисянеинфицированными клетками, формируют зону инфекции (зона II) (Рисунок22). Значительную часть клубенька занимает зона азотфиксации (зона III). Еезаполняютувеличившиесяинфицированныеклеткивсходедальнейшеймногочисленнымидифференцировкиазотфиксирующимисимбиосомами, а также неинфицированные клетки, которые составляютпримерно 20% от общего числа клеток (Velazquez et al., 1995) (Рисунок 22).По мере функционирования клубенька в его базальной части начинаетсяпроцесс старения клеток, в результате чего формируется зона старенияОбзор литературы(Рисунок22).Для109клетокэтойзоныхарактернадеградацияцитоплазматических и затем симбиотических структур (Van de Velde et al.,2006).
В 6-ти недельных клубеньках M. sativa проксимальнее зоны старениябыла выделена сапрофитная зона (зона V). В этой зоне происходитразрушение стенок инфекционных нитей, из которых высвобождаютсяризобиии, которые не претерпевают дифференцировку и остаются схожимипо морфологии со свободноживущими ризобиями (Timmers et al., 2000).Рисунок 22.
— Гистологическая организация клубенька горохаI — меристема, II — зона инфекции, III — зона азотфиксации, IV —зона старения.1.1.14. Периферические ткани клубенькаЦентральная часть клубенька, состоящая из нескольких, описанныхвыше гистологических зон, окружена периферическими тканями. Наружнаякора отделяется от внутренней коры слоем клубеньковой эндодермы (Guinel,2009a). Наружная кора представлена крупными клетками, которые построению значительно различаются между разными видами бобовыхрастений. Так у гороха они формируют 2–5 слоев и окружены тонкимиклеточными стенками, в то время как у Vicia faba стенки крупных клетокзначительно утолщены за счет дополнительных целюллозных фибрилл(Hartmann et al., 2002).
Наружная кора выполняет защитную функцию,предохраняя, прежде всего, клетки меристемы. Внутренняя кора получилаобозначение клубеньковой паренхимы (van de Wiel et al., 1990). ОнаОбзор литературы110представлена более мелкими клетками, содержит проводящие пучки,которые окружены своей собственной эндодермой (Bond, 1948; Guinel,2009a).Количествоосновныхпроводящихпучков,связывающихпроводящую систему клубенька с проводящей системой корня, различается уразных видов. Так, у гороха это два пучка, а у клевера — один (Guinel,2009a). По мере роста проводящих пучков они дихотомически ветвятся, врезультате в крупных клубеньках гороха число пучков может достигатьдвадцати и даже более (Рисунок 23) (Guinel, 2009a).Рисунок 23.
— Проводящие пучки в просветленных клубеньках горохаА — интактный клубенек через 42 ДПИ. Lm — латеральная меристема,IZ — центральная инфицированная зона, Lr — боковой корень, наконечникистрелок указывают на проводящие пучки первого порядка в проксимальнойзоне клубенька.
Б — клубенек через 57 ДПИ. Клубенек был просветлен,окрашен основным фуксиновым и частично разрезан. Проксимальная частьзоны инфекции (IZ) была оставлена, чтобы дать представление о системепроводящих пучков. Внешняя кора была удалена, но некоторые участкиклубеньковой эндодермы были оставлены (Ne). Проводящие пучки первогопорядка трудно различимы, но видны пучки более высоких порядков(наконечники стрелок), которые формируются в результате множественноговетвления. Масштабная линейка = 1 мм (Guinel, 2009a).Обзор литературы1111.1.15.
Фитогормональная регуляция развития клубенькаК настоящему моменту показано, что практически все выявленные урастенийфитогормоныпринимаютучастиеврегуляцииклубенькообразования у бобовых растений (Guinel, Geil, 2002; Desbrosses,Stougaard, 2011; Ryu et al., 2012; Suzaki et al., 2013; Ferguson, Mathesius, 2014;Hayashi et al., 2014; Nagata, Suzuki, 2014; Breakspear et al., 2015; Guinel, 2015;Цыганова, Цыганов, 2015).1.1.15.1. АуксиныВпервые присутствие ауксина в клубеньках гороха было показано ещев 1936 г.
(Thimann, 1936). Однако лишь спустя 50 лет было выявлено, чтоингибиторытранспорта2,3,5-трийодобензойнаяауксинакислотыN-1-нафтилфталамоваяспособнывызыватьиформированиепсевдоклубеньков у M. sativa в отсутствие ризобий, что позволилопредположить,чтоингибированиетранспортаауксинаявляетсянеобходимым для развития клубенька (Hirsch et al., 1989). В дальнейшем сиспользованием репортерной конструкции GH3::GUS (GH3 — ауксинчувствительныйпромотор)былопоказановременноеблокированиеполярного транспорта ауксина спустя 24 часа после инокуляции ризобиямирастений клевера (T. repens) в сайте инфекции, приводящее к локальномуповышению концентрации ауксина в клетках внутренней коры корня(Mathesius et al., 1998).
Сходный паттерн экспрессии наблюдался у M.truncatula с использованием ауксин-чувствительного промотора DR5::GUS(Huo et al., 2006). Было предположено, что природными ингибиторамитранспорта ауксина служат флавоноиды, продуцирумые растением (Hirsch etal., 1989). Выключение флавоноидного пути (путем выключения гена,кодирующего первый фермент биосинтеза флавоноидов — халконсинтазу) уM. truncatula предотвращало блокирование полярного транспорта ауксинаризобиями (Wasson et al., 2006).
В то же время у растений, образовывающихОбзор литературыдетерминированные112клубеньки,спомощьюауксин-регулируемыхконструкций также было показано увеличение содержания ауксинов в местахформирования клубеньков (Pacios-Bras et al., 2003), хотя блокированиеполярного транспорта ауксинов не зависело от флавоноидного пути(Subramanian et al., 2006). Таким образом, контроль транспорта ауксинаразличаетсяувидов,формирующихнедетерминированныеидетерминированные клубеньки (Subramanian et al., 2007).Важную роль в полярном транспорте ауксина играют белки-импортерыауксина: аминокислотные пермеазы Auxin resistant 1 (AUX1), Like–AUX1(LAX) и PGP4, член семейства белков-переносчиков Multidrug resistance/P–glycoprotein (MDR/PGP), а также белки-экспортеры ауксина: Pin-formed (PIN)(Peer et al., 2011).
В клубеньковых примордиях M. truncatula наблюдаетсявысокий уровень экспрессии 3 генов MtLAX (de Billy et al., 2001), а такжегенов, кодирующих PIN белки (Huo et al., 2006). Подавление экспрессиигенов, кодирующих белки PIN, приводило к снижению числа формируемыхклубеньков (Huo et al., 2006).У L. japonicus с использованием конструкции DR5:GFP было показаноусиление клеточного ответа на ауксин спустя 3 дня после инокуляции внескольких клетках наружных слоев коры корня, располагающихся подинфицированным корневым волоском.
В дальнейшем экспрессия DR5наблюдалась в делящихся клетках коры, формирующих клубеньковыйпримордий. Однако к 12 дню после инокуляции экспрессия ограничиваласьлишьклеткаминаружнойкорыклубенька(Suzakietal.,2012).Предполагается, что экспрессия DR5 коррелирует с меристематическойактивностью в корне и клубеньке. Конститутивная экспрессия LjNINприводила к формированию клубенек / боковой корень-подобных структур вотсуствие ризобий, в которых наблюдался высокий уровень экспрессии DR5,эти данные могут указывать на то, что LjNIN активирует аккумуляциюауксина в делящихся клетках примордия (Suzaki et al., 2012)Обзор литературы113В зрелых клубеньках M. truncatula активная экспрессия DR5наблюдалась в проводящих пучках (Guan et al., 2013).Таким образом, можно заключить, что на ранних стадиях развитияклубенька ауксин вовлечен в клеточные деления при формированиипримордия, а в зрелом клубеньке в развитие проводящих пучков.1.1.15.2.
ЦитокининыВ клубеньках гороха были выявлены различные цитокинины: зеатин,зеатин рибозид, зеатин риботид, изопентиниладенин, изопентиниладенинрибозид (Syõno, Torrey, 1976). Было показано, что в 3-х недельныхклубеньках максимум цитокининов наблюдался в меристеме и зонеинфекции, а в 4-х недельных сохранялся в меристеме и значительноуменьшался в зоне инфекции.
С использование метода биопробы также былопоказано падение активности цитокининов с возрастом клубеньков иуменьшением их меристематической активности. На основании этихрезультатов было предположено, что цитокинины влияют на морфогенезклубенька, регулируя митотическую активность клубеньковой меристемы(Syōno et al., 1976).Позднее было показано, что присутствие в штамме S.
meiloti,неспособномформироватьклубеньки,плазмиды,обеспечивающейконститутивный синтез транс-зеатина ризобиями, позволяло супрессироватьNod− фенотип — на корнях M. sativa формировались клубенькоподобныевыросты (Cooper, Long, 1994). Обработка растений L. japonicus 6бензоаминопуриномикинетиномтакжевызывалаформированиеклубеньковых примордиев (Heckmann et al., 2011).
Полученные результатыуказывали на важность цитокининов для органогенеза клубеньков.Окончательное подтверждение роли цитокининов в органогенезеклубеньков было получено после идентификации генов, кодирующихрецепторы к цитокининам: Lotus HISTIDINE KINASE 1 (LjLHK1) (Murray etОбзор литературы114al., 2007) у L. japonicus и CYTOKININ RESPONSE 1 (MtCRE1) у M. truncatula(Gonzalez-Rizzo et al., 2006).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
