Диссертация (1144724), страница 23
Текст из файла (страница 23)
sativa) синтетическим аналогомстригалактонов GR24 позитивно влияла на клубенькообразование (Soto et al.,2010). Выключение у L. japonicus гена LjCCD7, кодирующего компонентбиосинтезастригалактонов,слегкауменьшалочислоформируемыхклубеньков, но не влияло на их развитие и морфологию (Liu et al., 2013).Мутант гороха по биосинтезу стригалактонов Psrms1 (Psccd8) формировалсниженное число клубеньков, а у мутанта с нарушенным восприятиемстригалактонов Psrms4 (Psmax2) число клубеньков не изменялось (Foo,Davies, 2011; Foo et al., 2013). У двойных мутантов гороха по гену Psrms1(Psccd8) и генам, вовлеченным в контроль авторегуляции клубенька, (ониформируютсильноувеличенноечислоклубеньков—фенотипсуперклубенькообразования): Psnod3 (Psrdn1), Pssym28 (Psclv2), Pssym29(Psnark), эпистатировал фенотип суперклубенькообразования.
Это указываетна то, что стригалактоны не участвуют в программе авторегуляцииклубеньков, а вовлечены в позитивную регуляцию клубенькообразования(Foo et al., 2014). Была также показана роль транскрипционных факторовMtNSP1 и MtNSP2 (см. раздел 1.1.5) в регуляции биосинтеза стригалактонов,поскольку у мутантов по генам MtNSP1 и MtNSP2 наблюдалось снижениеуровня экспресси генов, вовлеченных в биосинтез стригалактонов (Liu et al.,2011).Обзор литературы1331.1.15.9. БрассиностероидыРольбрассиностероидовврегуляцииклубенькообразованиявнастоящее время изучена недостаточно (Ferguson, Mathesius, 2014).
Так, былопоказано, что мутанты гороха, дефектные по биосинтезу брассиностероидов(Pslk, Pslkb), или в рецепции брассиностероидов (Pslka), формируютсниженное число клубеньков по сравнению с диким типом (Ferguson et al.,2005). Двойные мутанты гороха по гену Pslk и генам Psnod3, Pssym28 иPssym29,характеризующихсянарушениямивавторегуляцииклубенькообразования, проявляли фенотип суперклубенькообразования.Полученные результаты показывают, что брассиностероиды действуют какпозитивные регуляторы клубенькообразования независимо от системыавторегуляции (Foo et al., 2014). При исследовании влияния обработокрастений брассиностероидами на развитие клубеньков было показано, что угороха замачивание семян вместе с 24-эпибрассинолидом приводило кувеличению числа клубеньков и нитрагеназной активности (Shahid et al.,2011). Обработка листьев эпибрассинолидом также увеличивала число и весклубеньков у арахиса (Arachis hypogaea) (Vardhini, Ram Rao, 1999) и фасоли(P.
vulgaris) (Upreti, Murti, 2004). В то же время обработка корней соиэпибрассинолидом снижала клубенькообразование и азотфиксацию (Hunter,2001), а обработка листьев брассинолидом или инъекция в корниингибировала формирование клубеньков у суперклубенькообразующегомутанта сои, но не у дикого типа (Terakado et al., 2005).1.1.15.10. Монооксид азота NOМонооксид азота NO начинает продуцироваться уже спустя 4 часапосле инокуляции растений M. truncatula и L. japonicus, как было показано сиспользованиемфлуоресентнойпробы4-амино-5-метиламино-2’,7’-дифлуорофлуоресцина (DAF-2DA) (Nagata et al., 2008).
В дальнейшембыло показано, что NO продуцируется на различных этапах развитияОбзор литературы134инфекции: в скрученных корневых волосках, инфекционных нитях иклубеньковых примордиях M. truncatula, что предполагает участие NO врегуляции развития различных стадий развития клубенька (Рисунок 28) (delGiudice et al., 2011). Очевидно, что на ранних стадиях NO играет роль впозитивной регуляции клубенькообразования, поскольку снижение уровняNO приводит к задержке клубенькообразования (del Giudice et al., 2011), в товремя как увеличение уровня NO у M.
truncatula и M. sativa приводило кувеличению числа клубеньков (Pii et al., 2007). Сходные результаты былиполучены для G. max (Leach et al., 2010). Сравнительный транскриптомныйанализ растений M. truncatula, без обработки и с обработкой скавенджеромNO — 2-(4-карбоксифенил)-4,4,5,5-тетраметилимидазолин-1-оксил-3-оксид(c-PTIO) показал, что снижение NO приводило к снижению уровняэкспрессиигенов,вовлеченныхвиндукциюклеточногоциклаиорганогенеза, и усилению экспрессии генов защитных реакций, чтоуказывает на позитивную и негативную регуляцию этих генов со стороныNO (Boscari et al., 2013). В зрелых клубеньках присутствие NOдетектировалосьвкомплексеслеггемоглобином,причемкакудетерминированных, так и у недетерминированных клубеньков (Hichri et al.,2015). Следует отметить, что NO может продуцироваться как растением, таки ризобиями (Hichri et al., 2015).
С использованием DAF-2DA было показано,что в клубеньках M. truncatula NO ассоциируется с зоной азотфиксации, а нес меристемой, зонами инфекции и старения (Baudouin et al., 2006). Былопоказано, что NO негативно регулирует нитрогеназную активность путемпост-трансляционной модификации белков посредством S-нитрозилирования80-ти белков в зрелых клубеньках M. truncatula (Puppo et al., 2013). Сиспользованием NO-биосенсора штамма S. meliloti, было показано, что NOпродуцируетсятакжевклубенькахM.truncatulaнаграницезоназотфиксации и старения, что позволило предположить роль NO в индукциистарения клубенька (Cam et al., 2012).Обзор литературы135Рисунок 28. — Продукция NO на различных этапах бобоворизобиального симбиозаПродукция NO (голубые звездочки) индуцируется через 4 часа послеинокуляции (1) и на каждом этапе инфекционного процесса: в скрученныхкорневых волосках (2), инфекционной нити (3) и клубеньковом примордии(4).
В зрелом клубеньке (5) NO выявляется в зоне инфекции (II), зонеазотфиксации (III), на границе зоны азотфиксации (III) и зоны старения (IV).ЧПИ — часы после инокуляции, ДПИ — дни после инокуляции, НПИ —недели после инокуляции (Hichri et al., 2015).1.1.15.11. Сигнальные пептидыВ последние годы стало ясно, что наряду с традиционными гормонами,важную роль в регуляции клубенькообразования играют сигнальныепептиды.
К ним относятся ENOD40, NCR пептиды (их функция былаподробно рассмотрена в разделе 1.1.12.1), CLE пептиды, RALF, CEP,DVL1/ROT4 (Ferguson, Mathesius, 2014).Ген ENOD40 был идентифицирован как ген, кодирующий раннийнодулин (Kouchi, Hata, 1993). Он является важным регуляторным геном дляразвития клубенькового примордия (Kouchi, Hata, 1993), а также дляразвития примордия листа (Asad et al., 1994) и проводящей системы(Varkonyi-Gasic, White, 2002). ENOD40 лишен протяженной открытой рамкисчитывания (Crespi et al., 1994), но кодирует два коротких пептида. Пептид Асостоит из 12–13 аминокислот, а пептид B из 25–27 аминоксилот, при этомоткрытые рамки считывания данных пептидов частично перекрываютсяОбзор литературы136(Sousa et al., 2001; Röhrig et al., 2002).
Данные пептиды непосредственносинтезируеются с мРНК, возможно, что их функция состоит в формированиистабильного комплекса с мРНК ENOD40, которая может функционироватькак сигнальная молекула, формируя стабильную вторичную структуру РНК(Crespi et al., 1994; Sousa et al., 2001).
Для M. truncatula показано, что мРНКMtENOD40 взаимодействует с РНК-связывающими белками MtSNARP1 (forSmallNodulinAcidicRNA-bindingProtein)иMtSNARP2,которыенеобходимы для поддержания функционирования симбиосом. ВыключениеMtSNARP2 приводило к индукции фенотипа раннего старения и деградациисимбиосом (Laporte et al., 2010). Инокуляция ризобиями активируетэкспрессию ENOD40 в клетках перицикла и в делящихся клеткахклубенькового примордия (Crespi et al., 1994; Mathesius et al., 2000).Активация экспрессии также может быть запущена при обработке корнейочищенными Nod-факторами (Minami et al., 1996; Fang, Hirsch, 1998) ицитокинином (Fang, Hirsch, 1998; Mathesius et al., 2000), что указвает на рольENOD40 в активации клеточного цикла и формировании клубеньковогопримордия. В зрелых клубеньках экспрессия ENOD40 наблюдается впроводящих пучках, неинфицированных клетках и зоне инфекции (Crespi etal., 1994; Wan et al., 2007).RapidAlkalinisationFactor(RALF)белкипринадлежатквысококонсервативному семейству и состоят из примерно 50 аминокислот(Bedinger et al., 2010).
У M. truncatula обработка очищенными Nod-факторамивызывала активацию экспрессии гена MtRALF1 (Combier et al., 2008).Сверхэкспрессияданногогенаувеличивалачислоабортированныхинфекционных нитей и уменьшала число формируемых клубеньков, которыебыли сильно уменьшены в размерах и плохо колонизированы ризобиями.Вероятно, MtRALF1 служит негативным регулятором развития ризобиальнойинфекции и органогенеза клубенька (Combier et al., 2008).Обзор литературы137Devil/rotundifolia (ROT)-Four-Like (DVL/RTFL) пептиды состоят изпримерно 30 аминокислот (Valdivia et al., 2013). У M. truncatula экспрессиягена MtDVL1 активируется обработкой корней очищенными Nod-факторами(Combier et al., 2008).
Как и сверхэкспрессия MtRALF1, сверхэкспрессияMtDVL1 увеличивает число абортированных инфекционных нитей, чтоприводит к снижению числа клубеньков, но при этом клубеньки нормальноразвиваются и сохраняют азотфиксирующую активность, что указывает нароль этого пептида в регуляции формирования и роста инфекционных нитей(Combier et al., 2008).CEP (C-terminally encoded peptide) пептиды также принадлежат кширокораспространенному семейству и состоят из примерно 15 аминокислот(Delay et al., 2013). У M. truncatula сверхэкспрессия MtCEP1, или добавлениепептида MtCEP1 к корням растений ингибирует развитие боковых корней иувеличивает число формируемых клубеньков, причем клубенькообразованиестановится частично устойчивым к ингибирующему действию нитратов(Imin et al., 2013).CLAVATA/ESR-related (СLE) пептиды были идентифицированы какнегативные регуляторы у различных видов бобовых растений, принимающиеучастие в системе авторегуляции клубенькообразования: LjCLE-RS1 и 2 у L.japonicus (Okamoto et al., 2009), MtCLE12 и 13 у M.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
