Сигнальная регуляция экспрессии генов защитных белков растений при холодовом стрессе

• Автор: Гималов, Фуат Рамазанович
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 262 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Повреждения растений при гипотермии

1.2. Приспособление растений к понижению температуры окружающей 22 среды

1.3. Функции белков, регулируемых холодом

1.4. Восприятие холодового сигнала растительными клетками

1.5. Факторы, участвующие в регуляции экспрессии генов при 64 холодовом стрессе

1.6. Гормональная регуляция экспрессии СОЯ-генов растений

1.7. Статус метилирования ДНК растений и устойчивость к стрессовым 76 факторам среды
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.2. Выделение и очистка ДНК растений
2.3. Выделение и очистка РНК растений
2.4. Аналитический гель-электрофорез ДНК
2.5. Расщепление ДНКрестрикционными эндонуклеазами
2.6. Перенос ДНК из агарозных гелей на мембранные фильтры (блоттинг)
2.7. Нозерн-блот и дот-блот анализ
2.8. Радиоактивное мечение препаратов ДНК
2.9. Блот-гибридизация ДНК
2.10. Получение протопластов
2.11. Выделение белков из растений
2.12. Электрофорез белков
2.13. Определение протеинкиназной активности

2.14. Определение уровня фосфорилирования белков in vitro
2.15. Экстракция фитогормона из растений и последующее определение 101 концентрации АБК
2.16. Выделение и очистка плазмидной ДНК
2.17. Выделение ДНК из бактерий
2.18. Препаративный гель-электрофорез и элюция ДНК
2.19. Подготовка компетентных клеток E.coli.
2.20. Трансформация компетентных клеток E.coli плазмидной ДНК
2.21. Полимеразная цепная реакция
2.22. Полимеразная цепная реакция в режиме реального времени
2.23. Автоматическое секвенирование ДНК ферментативным методом
2.24. Синтез кДНК
2.25. Оценка степени метилирования ДНК
2.26. Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей
2.27. Статистическая обработка данных
2.28. Реактивы и материалы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Роль белков холодового шока, дегидринов и лектинов в защите растений
от повреждающего действия низкотемпературного стресса
3.1. Механизмы регуляции экспрессии гена белка холодового шока 120 CSP5 в растениях капусты при низкотемпературном стрессе и
обработке гормонами
3.1.1. Клонирование гена белка холодового шока капусты
3.1.2. Экспрессия гена белка холодового шока капусты в стрессовых 128 условиях
3.1.3. Восприятие и трансдукция холодового сигнала в клетках 131 капусты
3.1.4. Гормональная регуляция экспрессии гена белка холодового шока 145 капусты

3.1.5. Участие факторов CBF в регуляции экспрессии гена белка
холодового шока капусты
3.1.4.1. Определение нуклеотидной последовательности гена CBF капусты
3.1.4.2. Экспрессия гена CBF капусты при холодовом стрессе
3.1.4.3. Изменение уровня экспрессии гена CBF капусты при закаливании 166 растений
3.1.4.4. Изменение степени метилирования ДНК промоторной области 171 гена CBF капусты Brassica oleracea L. при Холодовой акклимации
3.1.4.5. Степень метилирования ДНК промоторной области гена CBF 176 капусты Brassica oleracea L. при различных температурных условиях выращивания
3.2. Множественные пути гормональной регуляции экспрессии генов 187 дегидринов в растениях пшеницы в норме и при холодовом стрессе
3.3. Участие лектина в формировании устойчивости растений пшеницы к 193 холодовому стрессу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы
Список литературы

ингибирование рекристаллизации, уменьшение скорости роста кристаллов и защиту клеточных мембран за счет подавления образования кристаллов льда в межклеточном пространстве. При этом предотвращается возможность разрушения мембран растущими кристаллами льда (Walter et al., 2011). Однако уровень температурного гистерезиса, который показывают растительные АФБ (0,2-0,5°С) значительно ниже значений, достигаемых АФБ рыб (0,7-1,5°С) и насекомых (3-6°С). АФБ влияют на форму кристаллов льда, которые образуются при снижении температуры ниже точки замерзания раствора и являются сильными ингибиторами рекристаллизации льда, т.е. тормозят объединение малых кристаллов в большие. При анализе вытяжек из стеблей растений паслена, собранных осенью и в летний период, обнаружено, что первые обладали способностью к ингибированию рекристаллизации льда, а вторые - нет (Urrutia et al., 1992). Наибольшие значения температурного гистерезиса определены для растений подорожника, мятлика, барбариса.
Экспрессия антифризных белков рыб или насекомых в растениях является одним из возможных путей повышения устойчивости чувствительных к холоду растений. Так, у растений трансгенных линий арабидопсиса, в которых происходит экспрессия генов антифризных белков жука Dendroides canadensis, апопластная жидкость замерзала при значительно более низкой температуре по сравнению с растениями дикого типа (Huang et al., 2002). Анализ фракции апопластных белков трансгенных растений табака, содержащих синтетический ген антифризного белка шелкопряда канадской ели, показал увеличение ингибирования рекристаллизации льда и уровня активности температурного гистерезиса (Holmberg et al., 2001). Следовательно, применение трангенных технологий в растениеводстве с привлечением генов антифризных белков различных организмов открывает новые перспективы для получения растений с повышенной устойчивостью к холоду (Venketesh, Dayananda, 2008).
В ряде работ было выявлено, что в ходе Холодовой акклимации растений озимой ржи в их апопластной жидкости происходит накопление антифризных белков с молекулярной массой от 16 до 35 кД (Yeh et al., 2000; Yu et al., 2001).