Изучение генетического контроля передачи гиббереллинового сигнала у Arabidopsis thaliana

• Автор: Склярова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 03.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Введение

Обзор литературы

1. Гиббереллин и его роль в регуляции роста стебля у растений

1.1. Гибберсллины и пути их биосинтеза

1.2. Мутанты с нарушенным биосинтезом гиббереллинов

1.3. Мутанты с измененной чувствительностью к гиббереллинам

1.4. Гены семейства и их роль в развитии высших растений

1.5. Генетический контроль индукции цветения у . i роль генов гиббереллинового пути в инициации цветения у . i

2. Ауксиновые карликовые мутанты

3. Брассиностероидные карликовые мутанты

4. Генетический контроль развития АМ побега

Материалы и методы
1. Растительный материал и условия выращивания растений
2. Морфологическая характеристика растений
3. Физиологические тесты
4. Метод сканирующей электронной микроскопии
5. Методы генетического анализа
5.1. Генетическое картирование с использованием морфологических маркеров
5.2. Генетическое картирование с использованием ДНКмаркеров
6. Изучение картирования генов методом ОТПЦР
7. Методы статистического анализа
Результаты и обсуждение
1 .Морфологический анализ мутантов па и 2
1.1. Анализ мутанта па
1.2. Анализ мутанта 2
2.Генетический анализ
2.1. Локализация генов и 2 на классической генетической карте . i
2.2. Локализация гена на молекулярногенетической карте А. i
3. Анализ физиологической природы мутации па
3.1. Влияние гиббереллина на всхожесть недозрелых и покоящихся семян
3.2. Влияние гиббереллина и паклобутразола на длину гипокотилей проростков высоких и карликовых растений
3.3. Влияние гиббереллина на растяжение клеток стебля карликового мутанта па
3.4. Влияние паклобутразола на прорастание семян мутанта па
3.5. Влияние паклобутразола на рост мутанта па
3.6. Влияние НУК, БАП и брассиностероидов на рост гипокотиля и корня проростков высоких и карликовых растений
4. Анализ физиологической природу мутации
4.1. Влияние паклобутразола на прорастание семян мутанта
4.2. Влияние паклобутразола на рост цветоноса мутанта
4.3. Влияние фотопериода на время зацветания мутантов па и
5. Анализ аллелизма и генных взаимодействий
5.1. Анализ аллелизма мутации па с мутацией i и изучение взаимодействия генов , I и 1, контролирующих чувствительность к гиббереллину
5.2. Анализ взаимодействия гена с генами V1, V2, V3 и 1, влияющими на функционирование апикальной меристемы побега
5.3. Анализ аллелизма мутаций 2 и и изучение взаимодействия генов 2 и
5.4. Анализ взаимодействия гена 2 с генами I
5.5. Анализ взаимодействия гена 2 с генами, контролирующими
биосинтез гиббереллина 3 и
6. Анализ экспрессии генов, контролирующих биосинтез
гиббереллинов и брассиностероидов, и генов, контролирующих рост побега в карликовом мутанте па
Заключение
Выводы
Список литературы


Причиной снижения высоты стебля у дефицитных по ГА мутантов является уменьшение размера клеток илии их числа. За счет этого сокращается число узлов и длина вегетативных и генеративных междоузлий i, , . Мутанты этого класса описаны у кукурузы, гороха, томатов i , пшеницы ii iv, . Второй класс это многочисленная группа мутантов, у которых нарушения связаны не с биосинтезом ГА, а с нарушением пути передачи гормонального ГА сигнала. Процесс передачи ГА сигнала включает в себя несколько этапов рецепция гормона, передача сигнала в разные части клетки и собственно гормональный ответ. Растения второго класса, как правило, имеют фенотип сходный с фенотипом мутантов ГА синтеза, но при этом после обработки экзогенными гормонами растения не восстанавливают нормальный фенотип в отличие от мутантов первого класса. Большинство мутантов второго класса характеризуются нормальным или повышенным содержанием ГА. ГА например, паклобутразола. Примером мутантов с конститутивным ГА ответом может служить мутант 1, выделенный у . Рассмотрим каждый класс мутантов подробнее. Существует более 0 различных форм гиббереллинов, и растения разных видов отличаются их спектром . Биосинтез ГА происходит главным образом в активно растущих тканях в листьях и междоузлиях. Биологически активными формами являются ГАЬ ГА3, ГА4 и ГА7 , ii, . У всех растений начальные этапы синтеза одинаковые. Первое вещество ГА биосинтеза, геранилгеранилпирофосфат ГТПФ, синтезируется в пластидах изоиреноидным путем из глицеральдегид 3фосфата или из мевалоновой кислоты. Энткаурен синтезируется путем 2х ступенчатой циклизации ГТПФ через промежуточный продукт, энткопалил пирофосфат КПФ. Ферменты, катализирующие эти реакции, обладают соответственно А и В активностью энткаурен синтазы КПС и КС. Превращение энткаурена в биологически активные гиббереллины происходит с помощью серии окислительных реакций и катализируется двумя типами ферментов. Ранние реакции, приводящие к уменьшению в кольце В числа атомов углерода от 6 до 5, происходят на внешней мембране пластид. Эти реакции катализируются цитохром Р0 зависимыми монооксигсназами, и в тканях побегов большинства растений приводят к возрастанию уровня ГА и его гидроксилированного аналога ГА i . Метаболизм этих веществ требует присутствия растворимых диоксигеназ, которые используют в качестве косубстрата 2оксоглутаровую кислоту. Для превращения ГА и ГА в ГЛ4 и ГА1 , соответственно, необходимо присутствие двух диоксигеназ ГА оксидазы и ГА Зргидроксилазы , ii, . Точно установлено, что внешние факторы, такие как фотопериодизм и температура, могут изменять метаболизм ГА. Перенос растений с короткого дня на длинный день вызывает возрастание уровня ГА в несколько раз, особенно в субапикальных районах, с соответственным понижением содержания ГА и возрастанием ГА5зметаболита. Это объясняется тем, что активность оксидазы возрастает на свету и уменьшается в темноте. Подтверждено, что на длинном дне существует достаточная оксидазная активность для увеличения концентрации ГА выше порога, требуемого для восстановления нормального роста побега. Более высокая концентрация ГА1 в растениях сопровождается повышением тканевой восприимчивости к ГА, то есть при недостатке света резко увеличивается чувствительность к ГА сигналу. Вытягивание побега и цветение можно индуцировать радиактивным излучением при низкой температуре с последующим возвращением к высоким температурам. Тот же эффект наблюдается без индукции холодом при применении ГА. Наиболее активным из них является ГА9. Сайтом восприятия температурного сигнала считается верхушка побега, где при низких температурах аккомулируются и ГА3. При яровизации возрастает скорость биосинтеза ГА. В полной темноте синтез идет всего на , тогда как при полном дне синтез повышен. Механизм термоиндукции биосинтеза гиббереллинов не известен, но предполагается, что обработка холодом стимулирует возрастание экспрессии генов, кодирующих ферменты биосинтеза , i, . С помощью изучения мутантов показано, что ГА биосинтез модифицируется действием самого ГА по принципу регуляции конечным продуктом i, см.