Диссертация (1144752), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Идентификация и анализ генов WOX у гороха, а также изучение их ролив процессе формирования симбиоза2004.2.1. Анализ экспрессии гена WOX5 при развитии клубеньков у гороха 2024.3. Локальный анализ экспрессии гена WOX5 при органогенезе клубеньков иизучение влияния ауксинов на экспрессию гена WOX52044.4. Анализ влияния транскрипционного фактора WOX5 на регуляторыцитокининового ответа RR А-типа у гороха206Заключение по части 4208Часть 5. Изучение сигнального обмена при системном регулированиибобовыми растениями числа формирующихся клубеньков (авторегуляциясимбиоза)2125.1. Изучение роли CLE-регуляторных пептидов в контроле органогенеза7клубеньков у гороха2175.1.1. Идентификация CLE-пептидов у гороха, вовлеченных в системуавторегуляции симбиоза2175.1.2.
Анализ экспрессии гена PsCLE13 у растений дикого типа и мутантовsym9 (CCaMK), sym33 (IPD3/CYCLOPS), sym7 (NSP2), sym35 (NIN),кодирующих компоненты сигнального пути, активируемого Nod-факторамиу гороха2185.2. Анализ влияния сверхэкспрессии CLE-пептида на развитие клубеньков утрансгенных растений гороха5.3.1.Анализвлияния219сверхэкспрессииCLE-пептиданаклубенькообразование гороха дикого типа и суперклубенькообразующихмутантов гороха с нарушением побеговой системы авторегуляции P88 (sym29) и P64 (sym 28)2215.4. Анализ влияния сверхэкспрессии CLE-пептида на экспрессию генов,кодирующих рецептор Sym10 и транскрипционный фактор NIN, (компонентсигнального каскада, активируемый Nod-факторами)2235.5.
Изучение взаимодействия гена WOX5 и компонентов системы CLAVATAпри развитии клубеньков у гороха2245.5.1. Изучение экспрессии гена WOX5 при развитии клубеньков у растенийгороха дикого типа и суперклубенькообразующих мутантов2245.5.2. Анализ экспрессии WOX5 у супер-клубенькообразующих мутантовгороха2255.5.3. Анализ локализации экспрессии гена WOX5 у гороха дикого типа исуперклубенькообразующих мутантов sym29 и sym28 с нарушением системыCLV226Заключение по части 5229Заключение231Выводы238Список использованной литературы2408ВведениеПоиск новых регуляторов роста и развития растений, а такжесовершенствование технологии использования этих соединений являетсяприоритетной задачей биологии.
Возникшие в процессе длительнойэволюции разнообразные взаимоотношения растений и микроорганизмовявляются уникальным резервом для поиска таких регуляторов и ихиспользования. Растения взаимодействуют с широким кругом почвенныхмикроорганизмов, и характер взаимоотношений между партнерами взначительнойстепениопределяетсяихспособностьюузнаватькакповерхностные компоненты клеток, так и секретируемые в среду соединения(сигнальныемолекулы),действующиевмалыхконцентрацияхивызывающие каскад ответных реакций.
Природа этих сигналов и то, как онивоспринимаются чувствительными системами рецепции растений, являетсяважным аспектом растительно-микробных взаимодействий (Boller, 1995).Умикроорганизмоводнимизосновныхклассовсоединений,способных вызывать ответные реакции у растений, является хитин и егопроизводные,мономернымиостаткамикоторыхявляетсяN-ацетилглюкозамин. При этом одни соединения – низкомолекулярныепроизводные хитина (олигомеры хитина, n ≥ 6), выделяемые прирасщеплении клеточных стенок фитопатогенных грибов, вызывают урастений развитие комплекса защитных реакций.
Другие соединения – Nodфакторы и Myc-факторы (представляющие собой декорированные олигомерыхитина), а также короткие олигомеры хитина (n = 4-5), напротив, вызываютразвитие симбиотических реакций. При этом остается загадкой, какнебольшие изменения в структуре этих молекул вызывают совершенноразные ответы со стороны растения. Изучение механизмов, позволяющихрастениям различать структурно-сходные сигнальные молекулы и передаватьсигнал, индуцированный связыванием лиганда, к эффекторным системам9растения, затрагивает важные фундаментальные проблемы биологии. В ходепоследовательных взаимодействий между растениями и микроорганизмамиреализуется способность партнеров влиять на процессы пролиферации идифференцировки клеток, морфогенез, обмен веществ и защитные системырастения.
Вместе с тем, эти исследования важны и для практическогоиспользования сигнальных молекул.Какпоказалихитоолигосахаридныхисследованиясигнальныхпоследнихмолекуллет,могутврецепциюбытьвовлеченыспециализированные рецепторы, отличительной особенностью которыхявляется присутствие LysM-мотивов во внеклеточных доменах (Madsen et al.,2003; Radutoi et al., 2007). Для отдельных рецепторов этого типа, в частностиконтролирующих активацию защитных реакций растений на хитин и егопроизводные, были изучены свойства, строение белковых молекул, а такжемеханизмы работы рецептора при связывании лиганда, но только длямодельных растений (Liu et al., 2012; Cao et al., 2014).
Однако длябольшинства рецепторов этого типа активационные механизмы присвязывании лиганда и дальнейшие пути передачи сигнала остаютсямалоизученными. В качестве модельной системы для таких исследованийудобно использовать бобовые растения, поскольку они, с одной стороны,формируют два типа симбиозов - с бактериями ризобиями и грибамиарбускулярной микоризы (то есть обладают рецепторами к Nod-факторам иMyc-факторам), а с другой обладают эффективными системами рецепциимолекул, вызывающих развитие защитных реакций.Формирование внутриклеточного симбиоза приводит к появлениювысоко интегрированной системы, что, вероятно, связано с многоуровневойсистемойсигнальноймалоизученной.Прирегуляцииэтогопроцесса,бобово-ризобиальномкотораясимбиозеостаетсяNod-факторызапускают комплекс специфичных ответов в эпидерме, перицикле и корекорня растения, тем самым, обеспечивая основу для последующего10проникновенияризобийвклеткирастений,развитияинфекциииморфогенеза клубеньков.
Несмотря на то, что Nod-факторы остаютсясвязанными с клетками эпидермы и не проникают внутрь корня, процессы вэпидерме корня четко скоординированы с изменениями, происходящими вудаленных клетках коры корня – реактивацией делений клеток коры,эндодермы и перицикла и формированием примордия/меристемы клубенька.Это указывает на вовлечение в контроль развития нового органа эндогенныхрегуляторов самого растения (прежде всего, фитогормонов). При этомнеразрешенным остается вопрос о том, как взаимодействуют между собойкомпонентысигнальногопути,активируемыеNod-факторамиифитогормоны, а также каким образом осуществляется передача сигнала отNod-фактора в клетки корня с участием этих регуляторов. Это определилонеобходимость изучения роли фитогормонов в сигнальной регуляцииразличных этапов клубенькообразования.Клубеньки у бобовых растений формируются в результате реактивацииотдельных клеток корня, их де-дифференцировки и стимуляции деления, чтопредполагает участие в контроле пролиферации и дифференцировки клетокэндогенных регуляторов самого растения (регуляторов клеточного цикла,транскрипционныхфакторов).Механизмытакойрегуляциидляспециализированных органов - азотфиксирующих клубеньков – остаютсяеще далекими от понимания, но они могут быть достаточно сходными стеми, которые контролируют у растений формирование органов de novo.Достаточно распространенной является гипотеза о том, что клубенькивозникли в ходе эволюции на основе модификации программы развитиябоковых корней (Mathesius et al., 2000; Bright et al., 2005).
О сходстве двухморфогенетических программ свидетельствует наличие мутаций, которыезатрагивают как развитие боковых корней, так и развитие клубеньков (Brightet al., 2005). Более того, некоторые мутации приводят к аномалиям развитияклубеньков, связанных с развитием корня из меристемы клубенька (Ferguson11et al., 2005). В совокупности эти данные подтверждают существование общихрегуляторных механизмов, лежащих в основе развития бокового корня иклубенька. Это открывает новые перспективы для изучения органогенезаклубеньков: можно изучать влияние ключевых регуляторов пролиферации идифференцировки клеток на развитие клубеньков, участие которых вконтроле органогенеза уже исследовано на модельных растениях, например,Arabidopsis.Важную роль в регуляции пролиферации и дифференцировки клетокиграютпредставителидвухсемействгомеодомен-содержащихтранскрипционных факторов WOX и KNOX (Haecker et al., 2004).Представители WOX семейства – транскрипционные факторы WUSHEL иWOX5 - контролируют развитие апикальных меристем побега и корня (ПАМи КАМ).
Они отвечают за поддержание клеточных делений и подавлениедифференцировки прилежащих к покоящемуся центру стволовых клеток(Sarkar et al., 2007). Гены семейства KNOX необходимы для поддержанияактивности апикальной меристемы побега (ПАМ). Представители KNOXсемейства гены SHOOTMERISTEMLESS (STM) и KNAT1/BP – ключевыерегуляторы развития ПАМ у Arabidopsis. Мутанты A.
thaliana с потерейфункции этих генов не способны инициировать развитие ПАМ. Такимобразом, эти регуляторы важны для формирования меристемы и дляпоследующего поддержания её организации. Однако роль генов WOX иKNOX в контроле развития примордия/меристемы специализированныхорганов - клубеньков малоизучена. В связи с этим, необходимо былопровести поиск WOX и KNOX генов, которые могут играть существеннуюроль в органогенезе клубеньков и изучить их возможное взаимодействие сгормональнойсистемойирегуляторнымипептидамиприразвитииклубеньков.Наряду с механизмами локального контроля, в процесс формированияклубеньков у бобовых растений также вовлечены и системные механизмы12(так называемая, система авторегуляции клубенькообразования), с помощьюкоторых растение ингибирует дальнейшее формирование клубеньков накорнях после того, как уже появились первые клубеньки (Caetano-Anolles andGresshoff, 1991).
В основе авторегуляции лежит сигнальный обмен междурегуляторными компонентами в побеге и корне растения. В общем видесхема сводится к тому, что инокуляция растений ризобиями приводит квыработке сигнала в корне (RS, от англ. root signal), который поступает впобег и воспринимается там узнающими системами растений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
