Диссертация (1144724), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Инфекционные нити росли на протяжении всего корневоговолоска, но в дальнейшем их развитие останавливалось в клетках наружнойкоры корня (Рисунок 36Е).Самый ранний блок инфекционного процесса наблюдался у мутантовRisNod14(Pssym7)иSGENod−-6(Pssym7)настадииколонизацииинфекционных карманов в скрученных корневых волоскак (Crh− фенотип).Ранее было показано, что другой мутант в гене Pssym7, E69, блокирован наРезультаты и обсуждение246более ранней стадии, чем стадия Crh: у него не наблюдались скрученныекорневые волоски — Hac− фенотип (Walker et al., 2000). Тем не менее, вданном исследовании у двух независимых аллельных мутантов по генуPssym7 наблюдались явно выраженные деформации и скручивания корневыхволосков,которыебылилишеныбактерий.Болеетого,процентдеформированных и скрученных корневых волосков у обоих мутантов былувеличен в два раза, по сравнению с соответствующими дикими типами(Таблица 20, Таблица 21).
Наблюдаемые фенотипические различия междумутантом E69 (Pssym7) с одной стороны и мутантами RisNod14 (Pssym7) иSGENod−-6 (Pssym7) с другой стороны, могут объясняться различиями вгенетическом фоне, условиями выращивания и ризобиальным штаммом,используемым для инокуляции. Ранее не были выявлены мутанты,блокированные на стадии Crh. Таким образом, в данном исследовании былаобнаружена новая стадия инфекционного процесса у гороха, выявленная спомощью мутационного анализа. Тем не менее, у M. truncatula сходный блокразвития инфекции был описан у 3 аллельных мутантов по гену Mthcl(Catoira et al., 2001).Мутанты RisNod8 (Pssym35), SGENod−-1 (Pssym35), SGENod−-3(Pssym35) и SGENod−-2 (Pssym14) были блокированы на последующейстадии инфекционного процесса — во время инициации роста инфекционнойнити (Iti− фенотип).
Таким образом, у гороха, по крайней мере, два локусавовлечены в контроль над инициацией роста инфекционной нити. При этоммутанты по гену Pssym35 характеризовались сильно увеличенным числомдеформированных и скрученных корневых волосков (Таблица 21).Увеличенноечислодеформированныхискрученныхкорневыхволосков выглядит как компенсирующая реакция растения по типу обратнойсвязи на неудачную инфекцию. Данный признак делает очень похожимфенотипы мутантов по гену Pssym35 с мутантами по гену Ljnin L. japonicus,которые характеризовались чрезмерным скручиванием корневых волосков.Таким образом, Pssym35 является потенциальным ортологом гена Ljnin,Результаты и обсуждение247первого клонированного симбиотического гена семейства Бобовых (Schauseret al., 1999).Мутант RisNod4 по гену Pssym37 и 3 аллельных мутанта RisFixF,SGENod−-4 и SGENod−-8 по гену Pssym38 были блокированы на стадии ростаинфекционной нити в корневом волоске.
Тем не менее, у мутанта RisNod4(Pssym37) инфекционные нити абортируются близко к месту инфекции, в товремя как у мутантов RisFixF (Pssym38), SGENod−-4 (Pssym38) и SGENod−-8(Pssym38) инфекционные нити часто достигают середины или дажеоснования корневого волоска, где их рост прерывается. Сходный фенотипнаблюдался для линий гороха происхождением из Афганистана, несущихаллель Pssym2A. Такие линии характеризовались формированием редкихинфекционных нитей, абортированных в эпидерме при инокуляцииштаммами ризобий европейского происхождения (Degenhardt et al., 1976;Geurts et al., 1997). У мутанта DK24 (Pssym36) инфекционные нити такжеабортируются в корневых волосках (Sagan et al., 1994). DK24 (Pssym36) былполучен на сорте Finale и первоначально обозначен как RisNod24 (Engvild,1987) подобно другим RisNod мутантам, описанным в данной работе.Увеличенный процент инфекционных нитей у мутантов по гену Pssym38(Таблица 22) выглядит как попытка растения компенсировать неудачнуюинфекцию и формирование клубенька.
Таким образом, вероятно, что генPsSym38, так же как ранее упомянутый ген PsSym35 вовлечены в негативнуюрегуляцию числа инфекций. Таким образом, у гороха, по крайней мере, 4локуса контролируют развитие инфекционной нити в корневом волоске отинфекционного кармана к его основанию.Два аллельных мутанта RisNod1 (Pssym34) и RisNod23 (Pssym34) былиблокированы на более поздней стадии инфекционного процесса — во времяроста инфекционной нити в клетках коры (Itr− фенотип). Ранее у горохасходный фенотип — арест инфекции в клетках коры был описан длямутантов E2 по гену Pssym5 (Guinel, LaRue, 1991) и мутанта R50 по генуPssym16 (Guinel, Sloetjes, 2000). Таким образом, у гороха, по крайней мере 3Результаты и обсуждение248локуса контролируют развитие инфекционной нити в клетках коры.
Мутантсо схожим фенотипом был описан для L. japonicus (Schauser et al., 1998).3.3.2. Анализразвитияклубеньковыхпримордиевусериимутантов, блокированных на ранних стадиях развития клубенька (Nod−фенотип)У мутантов SGENod−-1 (Pssym35), SGENod−-2 (Pssym14), SGENod−-3(Pssym35), SGENod−-6 (Pssym7), RisNod8 (Pssym35) и RisNod14 (Pssym7) ненаблюдались клеточные деления в слоях внутренней коры корня приинокуляции ризобиями.У аллельных мутантов RisNod1 (Pssym34) и RisNod23 (Pssym34)индуцировались клеточные деления коры, однако, процесс деления клетокостанавливался, в результате чего не происходило формирования примордия(Рисунок 37В). Инициация клеточных делений в коре корня у данныхмутантов наблюдается только на 23-й ДПИ, в то время как у растенийисходного сорта Finale — на 3-й ДПИ, количество наблюдаемых зонкортикальных клеточных делений у мутантов резко снижено (Таблица 23).Таким образом, было установлено, что в случае мутации в гене Pssym34процесс развития тканей клубенька останавливается на стадии формированияклубенькового примордия.Для аллельных мутантов RisFixF (Pssym38), SGENod−-4 (sym38) иSGENod−-8 (sym38), а также для мутанта RisNod4 (sym37) было показаноразвитие клубеньковых примордиев, клетки которых не были инфицированы(Рисунок37Б).Однако,дальнейшегоформированиямеристемыненаблюдалось.Число клубеньковых примордиев у мутантов RisFixF (sym38),SGENod−-4 (sym38), SGENod−-8 (sym38) и мутанта RisNod4 (sym37) былодостоверно (P>0.95) снижено по сравнению с соответствующими исходнымилиниями (Таблица 23).
Таким образом, было установлено, что в случаеРезультаты и обсуждение249мутаций в генах Pssym37 и Pssym38 процесс развития тканей клубенькапрерывается на стадии формирования клубеньковой меристемы.Таблица 23. Динамика клеточных делений коры (*) и развитияклубеньковых примордиев у генотипов дикого типа SGE и Finale иполученных на их основе Nod− мутантов (приведено среднее числоклубеньковых примордиев на 100 полей зрения микроскопа)RisFixF(Pssym38)SGENod−-8(Pssym38)(Pssym38)SGENod−-4RisNod4(Pssym37)(Pssym34)*RisNod23(Pssym34)*SGERisNod1FinaleДПИГенотип1532,247,6002,26,97,76,623-**-**1,21,86,83,47,97,128-**-**01,39,47,49,52,9ДПИ — день после инокуляции. ** У генотипов дикого типа анализклубеньковых примордиев не проводился на 23-й и 28-й ДПИ, так как после15-го ДПИ формировались эффективные клубеньки.
Все мутанты достоверноотличались (P>0,95) от соответствующих генотипов дикого типа. Аллельныемутанты SGENod−-4 (Pssym38) и SGENod−-8 (Pssym38), RisNod1 (Pssym34) иRisNod23 (Pssym34) достоверно не отличались друг от друга.Результаты и обсуждение250Рисунок 37. — Развитие клубенькового примордия у серии мутантовгороха(А) Мутант RisNod1 (Pssym34), деления внутренней коры корняостанавливаются, примордий не формируется (Npd− фенотип), (Б) мутантRisNod4 (Pssym37), примордий формируется, но не инфицируется, меристемаклубенька не развивается (Nmd−), (В) 9-ти дневный молодой клубенек сортаFinale. Наконечники стрелок указывают на делящиеся клетки. Стрелкауказывает на инфекционную нить. Масштабная линейка 0,2 мм.Было показано, что аллельные мутанты SGENod−-6 и RisNod14 по генуPssym7, мутант по гену Pssym14 (SGENod−-2) и три аллельных мутантаSGENod−-1, SGENod−-3 и RisNod8 по гену Pssym35 лишены каких-либопризнаков развития тканей клубенька, включая деления коры корня (Ccd−фенотип), но характеризовались скручиванием корневых волосков (Hac+Результаты и обсуждение251фенотип).
Ранее Ccd− фенотип был описан для мутантов по генам Pssym8,Pssym9, Pssym10, Pssym19 и Pssym30, которые также были блокированы насамой ранней стадии инфекции — Hac− фенотип (Markwei, LaRue, 1992;Sagan et al., 1994). Таким образом, у гороха, по крайней мере, 8 локусовнеобходимы для инициации делений в коре корня, но сами деления корыкорня не являются необходимыми для индукции скручивания корневыхволосков и последующей колонизации корневого волоска. Мутанты,неспособные инициировать деления коры корня были описаны у разныхвидов семейства Бобовых: MnNC-1008 (NN) (Msnn1, Msnn2) у M. sativa L.(Dudley, Long, 1989), PM233B (Carn1) у Cicer arietinum L.
(Matthews, Davis,1990), Ljnin и Ljsym4 у L. japonicus (Schauser et al., 1999; Bonfante et al., 2000),Mtdmi1, Mtdmi2, Mtdmi3 и Mtnsp у M. truncatula (Catoira et al., 2000). Все этимутанты также характеризовались неспособностью к скручиванию корневыхволосков, за исключением мутантов по гену Ljnin, у которых наблюдалосьинтенсивное скручивание корневых волосков (Schauser et al., 1999).У мутантов по гену Pssym34 инициируются начальные клеточныеделения коры, но они вскоре останавливаются и клубеньковый примордий неформируется (Npd− фенотип). Ранее сходный фенотип был описан длямутантов E2 по гену Pssym5 (Guinel, LaRue, 1991) и R50 по гену Pssym16(Guinel, Sloetjes, 2000).
Тем не менее, мутация по гену Pssym16 блокируетразвитиеклубеньковогопримордияпослеформированияначального«плоского» примордия (Guinel, Sloetjes, 2000). Но, исходя из того, что все этимутантыблокируютразвитиеклубеньковогопримордия,онибылиобъединены в одну группу на схеме последовательности функционированияранних симбиотических генов (Рисунок 38). Интересно заметить, что у M.truncatula мутантов по гену Mthcl блокированных на сходной стадии — послеинициации клеточных делений коры, инфекционный процесс блокированперед колонизацией скрученного корневого волоска (Catoira et al., 2001).У мутантов по генам Pssym37 и Pssym38 клубеньковый примордийформируется, но у этих мутантов блокировано развитие клубеньковойРезультаты и обсуждение252меристемы (Nmd− фенотип).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
