Диссертация (1145917), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Онэкпрессируется в покоящемся центре, в стволовых клетках основной паренхимы иих ближайших потомках, подавляет формирование эндодермы и эпидермиса иопределяет развитие клеток кортекса (ten Hove et al., 2015).1.1.3. Спецификация апикальных меристемНа глобулярной стадии также происходит спецификация побега, которыйразвивается из апикальной части зародыша, и корня, формирующегося изцентральной части. Наиболее хорошо изученными участниками этих процессовявляются ТФ из семейств HD-ZIP III и PLETHORA (PLT). Гены из группы HD-ZIPIII — PHABULOSA (PHB), PHAVOLUTA (PHV), REVOLUTA (REV), ARABIDOPSISTHALIANA HOMEOBOX 8 (ATHB8) и ATHB15 — экспрессируются в апикальнойчасти на глобулярной стадии, и зону их экспрессии ограничивают микроРНК изгруппы miR165/166.
Гены из группы PLT – PLT1-4, напротив, экспрессируются вцентральной части зародыша (т.е. в нижней части глобулы), занимая зону,комплементарную зоне экспрессии HD-ZIP III (ten Hove et al., 2015). ГенTOPLESS,кодирующийкорепрессорфактораAux/IAABDL,подавляетэкспрессию генов PLT.
У мутантов с потерей функции TOPLESS гены PLTэкспрессируются во всём эмбрионе, начиная со стадии сердца, что приводит кформированию проростков с двумя корнями, один из которых развивается вместопобега. И, напротив, эктопическая экспрессия генов из группы HD-ZIP III подпромотором гена PLT2 приводит к формированию проростков без корня, но сдвумя побегами (Smith, Long, 2010).Детерминирование побега и корня, безусловно, связано с закладкойапикальных меристем. Маркерами организующих центров ПАМ и КАМ являются,в первую очередь, гены WUSCHEL (WUS) и WOX5, соответственно (Sarkar et al.,2007). WUS начинает экспрессироваться на стадии дерматогена во внутренних20клетках апикального домена (Mayer et al., 1998), а WOX5 — на глобулярной стадиив гипофизе и, после её деления — в линзовидной клетке (Haecker et al., 2004).Спецификация гипофизы — верхней клетки суспензора — это ключевоесобытие в закладке КАМ.
В ходе глобулярной стадии гипофиза делитсяасимметрично и образует верхнюю линзовидную клетку – предшественникпокоящегося центра корня, т.е центральной части КАМ, а также более крупнуюнижнюю клетку – предшественник дистальных стволовых клеток КАМ (de Smet etal., 2010).Спецификация гипофизы напрямую зависит от действия ауксина и отобращения ауксинового транспорта, происходящего после стадии дерматогена.Многие мутанты с потерей функций генов, отвечающих за биосинтез, транспортауксина и передачу его сигнала, не образуют гипофизу, и в дальнейшем из нихобразуются проростки без корней (de Smet et al., 2010). В частности, работа геновMP и BDL в клетках, находящихся непосредственно над верхней клеткойсуспензора, приводит к активации экспрессии PIN1 в этих клетках.
PIN1обеспечивает транспорт ауксина в нижележащую клетку и её дифференцировку вгипофизу (Weijers et al., 2006).Помимо ауксина, существует другой мобильный фактор, обеспечивающийспецификациюгипофизы.MPстимулируеттранскрипциюгенаTMO7,кодирующего ТФ из семейства bHLH, и белок TMO7, как и ауксин, переносится вгипофизу из вышележащих клеток. Потеря функции TMO7, как и мутация mp,ведёт к аномальным делениям гипофизы и к формированию бескорневыхпроростков (Schlereth et al., 2010).Также для спецификации стволовых клеток КАМ необходима работа геновPLT.
Экспрессия PLT1 и 2 наблюдается в центральном домене зародыша, начинаясо стадии октанта, и в дальнейшем обнаруживается в линзовидной клетке. PLT3 иPLT4 (BABYBOOM) начинают работать, начиная со стадии сердца, экспрессируясьв проваскулярных и в линзовидной клетках (Aida et al., 2004, Galinha et al., 2007).Мутанты с потерей функции двух и более генов PLT характеризуютсянарушениями в делении гипофизы и формируют бескорневые проростки. Для21экспрессии PLT1 и PLT2 также необходима работа MP (Aida et al., 2004), хотя они,по-видимому, не являются его непосредственными мишенями (Schlereth et al.,2010).Также выявлен ряд генов, отвечающих за детерминацию стволовых клеток вПАМ: это SHOOTMERISTEMLESS (Long et al., 1996), а также гены группы HD-ZIPIII (REV, PHB, PHV и CORONA (CNA)) (Prigge et al., 2005) и HD-ZIP II(HOMEOBOX ARABIDOPSIS THALIANA 3 (HAT3), ARABIDOPSIS THALIANAHOMEOBOX 4 (ATHB4) и ATHB2) (Turchi et al., 2013).
Потеря функции гена STMили множественные мутации по перечисленным генам HD-ZIP III или II ведут котсутствию ПАМ в эмбрионе. Эти гены также необходимы для поддержания ПАМв постэмбриональный период развития.Ген ZWILLE (ZLL), маркер внутренних клеток на стадии дерматогена, наглобулярной стадии ограничивает зону своей экспрессии зачатками проводящихтканей и адаксиальной стороной примордиев семядолей.
Интересно, что работаэтого гена, принадлежащего к группе ARGONAUTE, также необходима дляформирования ПАМ у эмбриона (хотя и не нужна для её развития и поддержанияпосле прорастания). При этом ZLL экспрессируется не в зоне закладки ПАМ, а взачатках проводящих тканей, находящихся ниже неё.В мутантах zll в зоне ПАМ накапливается микроРНК из группы miR165/166.С помощью другого белка группы ARGONAUTE – AGO1 – miR165/166 подавляетэкспрессию генов группы HD-ZIP III – REVOLUTA, PHABULOSA и ATHB15,необходимых для формирования ПАМ. Предполагается, что ZLL, связываясь сmiR165/166 в сосудистых тканях, секвестрирует её и препятствует её транспорту взону формирования ПАМ, связыванию с AGO1 и сайленсингу генов HD-ZIPIII.Таким образом, ZLL ограничивает зону активности miR165/166 и делаетвозможной закладку ПАМ (Bosca et al., 2011).1.1.4. Формирование билатеральной оси симметрии.
ЗакладкасемядолейПереход от глобулярной стадии к стадии сердца связан прежде всего с22формированием билатеральной оси симметрии и закладкой семядолей. Сайтыформирования примордиев семядолей маркируются ауксиновыми максимумами,которые создаются в первую очередь с помощью транспортёра PIN1, при этомауксин транспортируется в места закладки семядолей через клетки протодерма, аего отток осуществляется сквозь внутренние клетки примордия, определяябудущие зоны формирования проводящих тканей (Benková et al., 2003). Заауксиновый ответ в примордиях семядолей отвечает, по видимому, также факторMP — потеря его функции может приводить к развитию одной семядоли вместодвух (Berleth, Jugrens, 1993). Потеря функции мишеней MP DORNRÖSCHEN иDORNRÖSCHEN-LIKE, может вызывать сходные аномалии в развитии семядолей(Chandler et al., 2007).В развитие семядолей вовлечены также антагонисты генов группы KNOX –гены, кодирующие ТФ ASYMMETRIC LEAVES 1, содержащий домен LATERALORGAN BOUNDARY (LOB) и ТФ AS2 с доменом MYB.
AS1 и AS2экспрессируются в примордиях семяодолей (Byrne et al., 2000, Iwakawa et al.,2002). Исследования взрослых растений показали, что они формируют комплекс,который подавляет экспрессию генов KNOX I класса — BREVIPEDICELLUS иKNAT2, что необходимо для подавления меристематической идентичности клетоки их дифференцировки в клетки листа (Guo et al., 2008). Вероятно, подобныемеханизмы характерны и для развития семядолей (Lau et al., 2012).Важным этапом в развитии семядолей является формирование границмежду семядолями и ПАМ.
Эту функцию выполняют, в частности, гены изгруппы CUP-SHAPED COTYLEDON (CUC) - CUC1 и CUC2. Мутанты с потерейфункцииобоихэтихгеновформируютвместосемядолейрадиально-симметричную чашечку (отсюда и название гена). До поздней глобулярной стадииCUC1 и CUC2 экспрессируются либо в апикальном районе в целом, либо неимеют чётких паттернов экспрессии. Но на поздней глобулярной стадии ониначинают экспрессироваться в медиальной части, которая разделяет примордиисемядолей.
Они подавляют пролиферацию в этом регионе, создают границу,которая разделяет разивающиеся семядоли. Кроме того, CUC инициируют23экспрессию гена STM в медиальном домене. В дальнейшем STM подавляетэкспрессию CUC, поэтому уже на стадии позднего сердца зоны их экспрессииразделены: STM экспрессируется в зачатке ПАМ, а гены CUC – в кольце клеток,которое отделяет меристемы от примордиев семядолей (Aida et al., 1999).В регуляции работы генов CUC принимают участие гены WOX2 и WOX8(STIMPY-LIKE,STPL).МутантыспотерейфункцииWOX2иWOX8демонстрируют дефекты в развитии семядолей. У части растений развиваетсятолько одна семядоля, у некоторых семядоли имеют разный размер илирасположены под углом друг к другу. У этих мутантов, как и у одиночныхмутантов wox2 и stpl, часто нарушен сосудистый паттерн в семядолях, он можетбыть прерывистым.
Причиной этих явлений, возможно, является нарушениехарактера экспрессии генов CUC1-3 (Lie et al., 2012).Важным этапом в развитии семядолей является возникновение адаксиальноабаксиальной оси полярности. Маркерами адаксиальной (верхней) стороны листаили семядоли являются гены группы HD-ZIPIII (i, PHV и REV). Как ужеупоминалось выше, эти же гены участвуют в формировании меристемы иэкспрессируются в зачатках проводящих тканей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
