Симбиотические гены как инструмент поиска и модификации клубеньковых бактерий дикорастущих бобовых растений Южного Урала

• Автор: Иванова, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 104 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Симбиоз и его роль в эволюции

1.2. Растительно-микробные взаимодействия

1.2.1 .Трофические симбиозы

1.2.2.3ащитные симбиозы

1.3. Бобово-ризобиальный симбиоз

1.3.1. Значение бобово-ризобиального симбиоза

1.3.2. Сигнальное взаимодействие между симбионтами
1.3.3. Симбиотические гены растений
1.3.4. Симбиотические гены бактерий
1.3.4.1. Организация и экспрессия nif-генов
1.3.4.2. Горизонтальный перенос симбиотических генов бактерий
1.3.5. Авторегуляция
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3
2.1. Объекты исследования, бактериальные штаммы и векторы
2.2. Методы исследований
2.2.1. Выделение чистых культур клубеньковых бактерий
2.2.2. Хранение штаммов ризобий
2.2.3. Выделение и очистка ДНК ризобий
2.2.4. Выделение и очистка плазмидной ДНК
2.2.5. Полимеразная цепная реакция
2.2.6,Олигонуклеотидные праймеры, использованные при проведении ПЦР .
2.2.7. Расщепление ДНК рестрикционными эндонуклеазами
2.2.8. Аналитический гель-электрофорез ДНК

2.2.9. Препаративный гель-электрофорез ДНК
2.2.10. Элюция ДНК из агарозного геля
2.2.11. Обработка ДНК щелочной фосфатазой и
полинуклеотидкиназой фага Т4
2.2.12. Подготовка химически компетентных клеток E. coli и Enterobactersp.
2.2.13. Трансформация компетентных клеток E. coli и Enterobacter
sp. плазмидной ДНК
2.2.14. Секвенирование ДНК на автоматическом секвенаторе
2.2.15.Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей
2.2.16. Подготовка электрокомпетентных клеток клубеньковых бактерий
2.2.17. Электропорация компетентных клеток ризобий
2.2.18. Выделение и очистка РНК рекомбинантных клубеньковых бактерий
2.2.19. Синтез кДНК
2.2.20. Определение нитрогеназной активности бактерий
2.3. Реактивы и материалы
2.4. Составы использованных стандартных водных растворов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 5
3.1. Филогенетический анализ симбиотических генов
3.2. Маркеры для поиска клубеньковых бактерий на основе симбиотических генов
3.3. Получение штамма ризобии с конститутивной экспрессией
генов нитрогеназного комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
AM — арбускулярная микориза БРС - бобово-ризобиальный симбиоз ГПГ - горизонтальныйпереносгенов ДДС-натрия - додецилсульфат натрия НФ - Nod - фактор
ОТ-ПЦР - полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией
п.н. - пара нуклеотидов
т.п.н. - тысяча пар нуклеотидов
ПЦР - полимеразная цепная реакция
ПЭГ - полиэтиленгликоль
ТАЕ - трис-ацетатный буфер
ТЕ — трис-ЭДТА буфер
ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота ССаМК - Са2+ - кальмодулинзависимая киназа LB-среда - среда Лурия-Бертрани DTCS - Dye Terminator Cycle Sequencing LRR RLK - leucine rich repeat receptor-like kinases PGPR — plant growth promoting rhizobacteria RLK - receptor-like kinases

1.3.5. Авторегуляция
Процесс клубенькообразования, а также поддержание оптимального количества ризобий в клубеньках находится под строгим контролем растения-хозяина. Для того чтобы оградить растение от перерасхода энергии и сохранить мутуалистический характер симбиоза, бобовые способны подавлять образование избыточных клубеньков (Gresshoff et al., 2004). Клубеньковые примордии вырабатывают сигналы, поступающие в листья и приводящие к формированию авторегуляторного ответа (AON Caetano-Anolle's, Gresshoff, 1991; Ferguson et al., 2010), важнейшими факторами которого являются растительные гены CLAVATA, отвечающие за контроль развития клубеньковых меристем (Clark et al., 1997).
Авторегуляция запускается в ответ на инициацию клеточного деления по средствам синтеза в корнях вещества Q (Reid et al., 2011). Q-сигнал перемещается из корня в паренхиму флоэмы листа, где связывается с растительным рецептором AON LRR RLK, что в свою очередь приводит к синтезу сигнального фактора SDI. Он мигрирует в корень, где подавляет деление клеток, приводящее к образованию клубеньковых примордиев (Gresshoff, Delves, 1986; Lin et al., 2010). Тот факт, что синтез сигналов, которые ограждают растение от формирования избытка клубеньков, происходит в листьях, говорит о тесной зависимости симбиотических процессов от фотосинтеза.
Ассимилированные нитраты также способствуют синтезу вещества Q. Только в данном случае Q-сигнал остается в корнях и все дальнейшие процессы, приводящие к подавлению образования клубеньков, происходят в корне (Okamoto et al., 2009).

Азот является важнейшим элементом, оказывающим огромное влияние на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.