МОРФОГЕНЕЗ РАСТЕНИЙ И ЭКСПРЕССИЯ ОСНОВНЫХ РЕГУЛЯТОРНЫХ ГЕНОВ НА ПРИМЕРЕ РАЗВИТИЯ ЦВЕТКА


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Основная концепция генетики развития о дифференциальной экспрессии генов, в соответствии с которой в различных клетках развивающегося организма экспрессируются разные гены, полностью справедлива для высших растений. Однако все высшие растения по сравнению с животными характеризуются целым рядом отличительных черт. Основные из них - наличие прочной клеточной стенки, обусловливающей неподвижность организма, поэтому растения в эволюции избрали принципиально иную жизненную стратегию, связанную с адаптацией. Вероятно, именно этим объясняется, что в морфогенезе растений задействовано значительно большее количество регуляторных генов, чем у животных, среди которых главное место занимают MADS-гены. От места и уровня экспрессии этих главных регуляторов развития зависят особенности морфогенеза высших растений. Для некоторых транскрипционных факторов показано, что их экспрессия находится под эпигенетическим контролем. Это означает, что РНК играет ключевую роль в регуляции ключевых генов развития. Кроме того, показано, что small-РНК также играет важную роль в процессе развития, влияя на стабильность транскриптов или трансляцию. В статье на модели развития цветка рассмотрен морфогенез растений, который обеспечивается обилием и разнообразием регуляторных молекул со множеством механизмов, регулирующих их экспрессию.

Об авторах

Людмила Алексеевна Лутова

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, РФ

Email: olgunja_@mail.ru 199034, Saint-Petersburg, Universitetskaya nab, 7/9. Russia

Список литературы

  1. Ежова Т. А. Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Как модельный объект для изучения генетического контроля морфогенеза//Генетика. -1999. -Т. 35, № 11. -С. 1522-1537.
  2. Лутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н., Тихонович И.А., Ходжайова Л.Т., Шишкова С.О. Генетика развития растений -СПб.: Наука, 2000. -530 с.
  3. Aukerman M., Sakai H. Regulation of flowering time and floral organ identity by a microRNA and its APETALA2-like target genes//The Plant Cell. -2003. -Vol. 15. -P. 2730-2741.
  4. Bartel B., Bartel D. MicroRNAs: at the root of plant development?//Plant Physiology. -2003. -Vol. 132. -P. 709-717.
  5. Bartel D. MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism and Function//Cell. -2004. -Vol. 116. -P. 281-297.
  6. Baulcombe D. RNA silencing//Current biology. -2003. -Vol. 12. -P. 82-84.
  7. Bowman J.L., Smyth D.R., Meyerowitz E.M. Genetic interactions among floral homeotic genes of Arabidopsis//Development. -1991. -Vol. 112. -P. 1-20.
  8. Bowman J.L., Drews G.N., Meyerowitz E.M. Expression of the Arabidopsis floral homeotic gene AGAMOUS is restricted to specific cell types late in flower development//Plant Cell. -1991b. -Vol. 3. -P. 749-758.
  9. Bowman J.L., Sakai H., Jack Т. et al. SUPERMAN, a regulator of floral homeotic genes in Arabidopsis//Development. -1992. -Vol. 114. -P. 599-615.
  10. Bowman J.L., Alvarez J., Weigel D. et al. Control of flower development in Arabidopsis thaliana by APETALA1 and interacting genes//Development. -1993. -Vol. 119. -P. 721-743.
  11. Brand V., Fletcher J.C., Hobe M. et al. Dependence of stem cell fate in Arabidopsis on a feedback loop regulated by CLV3 activity//Science. -2000. -Vol. 289. -P. 617-619.
  12. Chen X. A microRNA as a translational repressor of APETALA2 in Arabidopsis flower development//Science. -2004. -Vol. 303. -P. 2022-2025.
  13. Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. CLAVATAI, a regulator of meristem and flower development in Arabidopsis//Development. -1993. -Vol. 119. -P. 397-418.
  14. Clark S.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. CLAVATA3 is a specific regulator of shoot and floral meristem development affecting the same processes as CLAVATAI//Development. -1995. -Vol. 121. -P. 2057-2067.
  15. Clark S.E., Jacobsen S.E., Levin J.Z., Meyerowitz E.M. The CLAVAТА and SHOOT MERISTEMLESS loci competitively regulate meristem activity in Arabidopsis//Development. -1996. -Vol. 122. -P. 1567-1575.
  16. Clark S.E., Williams R.W., Meyerowitz E.M. The CLAVATAI gene encodes a putative receptor-kinase that controls shoot and floral meristem size in Arabidopsis//Cell. -1997. -Vol. 89. -P. 575-585.
  17. Coen B.S. The role of homeoyic genes in flower development and evolution//Ann. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol. Biol. -1991. -Vol. 42. -P. 241-279.
  18. Coen E.S., Meyerowitz E.M. The war of the whorls: genetic interactions controlling flower development//Nature. -1991. -Vol. 353. -P. 31-37.
  19. Drews G.N., Bowman J.L., Meyerowitz E.M. Negative regulation of the Arabidopsis homeotic gene AGAMOUS by the APETALA2 product//Cell. -1991. -Vol. 65. -P. 991-1002.
  20. Goto К., Meyerowitz E.M. Function and regulation of the Arabidopsis Horal homeotic gene PISTILLATA//Genes Devel. -1994. -Vol. 8. -P. 1548-1560.
  21. Jack Т., Brockman L.L., Meyerowitz E.M. The homeotic gene APETALA3 of Arabidopsis thaliana encodes a MADS box and is expressed in petals and stamens//Cell. -1992. -Vol. 68. -P. 683-697.
  22. Jack Т., Fox G.L., Meyerowitz E.M. Arabidopsis homeotic gene APETALA3 ectopic expression: transcriptional and posttranscriptional regulation determine floral organ identity//Cell. -1994. -Vol. 76. -P. 703-716.
  23. Kidner C., Martienssen R. The developmental role of microRNA in plants//Current Opinion in Plant Biology. -2005. -Vol. 8. -P. 38-44.
  24. Krizek B.A., Meyerowitz E.M The Arabidopsis homeotic genes APETALA3 and PISTILLATA are sufficient to provide the В class organ identity function//Development. -1996a. -Vol. 122. -P. 11-22.
  25. Krizek B.A., Meyerowitz E.M. Mapping the protein regions responsible for the functional specificities of the Arabidopsis MADS domain organ-identity proteins//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1996b. -Vol. 93. -P. 4063-4070.
  26. Leyser O., Day S. Mechanisms in Plant Development. -Blackwell Publishing, 2003. -P. 241.
  27. Llave C. et al. Endogenous and silencing-associated small RNAs in plants//The Plant Cell. -2002. -Vol. 14. -P. 1605-1619.
  28. Llave C. MicroRNAs: more than a role in plant development?//Molecular Plant Pathology. -2004. -Vol. 5. -Issue 4. -P. 361.
  29. Ma Н. The unfolding drama of flower development: recent results from genetic and molecular analyses//Genes Dev. -1994. -Vol. 8. -P. 745-756.
  30. Mokamuro J.K, den Boer B.G.W., Lotys-Prass C., Szeto W., Jofuku K.D. Flowers into shoot: photo and hormonal control of a meristem identity switch in Arabidopsis//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1996. -Vol. 93. -P. 13831-13836.
  31. Palatnik J. et al. Control of leaf morphogenesis by microRNAs//Nature. -2003. -Vol. 425. -P. 257-263.
  32. Riechmann J.-L., Krizek B.A., Meyerowitz E.M. Dimerization specificity of Arabidopsis MADS domain homeotic proteins APETALA1, APETALA3, PISTILLATA aadAGAMOUS//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1996. -Vol. 93. -P. 4793-4798.
  33. Riechmann J.-L., Wang M., Meyerowitz E.M. DNA-binding properties of Arabidopsis MADS domain homeotic proteins APETALA1, APETALA3, PISTILLATA, and AGAMOUS//Nucl. Acids Res. -1996. -Vol. 24. -P. 3134-3141.
  34. Riechmann J.L., Meyerowitz E.M. Determination of floral organ identity by Arabidopsis MADS domain homeotic proteins API, AP3, PI, and AG is independent of their DNA-binding specificity//Molec. Biol. Cell -1997. -Vol. 8. -P. 1243-1259.
  35. Rhoades M. et al. Prediction of plant microRNA target//Cell. -2002. -Vol. 110 -P. 513-520.
  36. Ruiz-Medrano R., Xoconostle-Cazares B., Kragler F. The plasmodesmatal transport partway for homeotic proteins, silencing signals and viruses//Current Opinion in Plant Biology. -2004. -Vol. 7. -P. 641-650.
  37. Sakai H., Medrano L.J., Meyerowitz E.M. Role of SUPERMAN in maintaining Arabidopsis floral whorl boundaries//Nature. -1995. -Vol. 378. -P. 199-203.
  38. Sieburth L.E., Running M.P., Meyerowitz E.M. Genetic separation of third and fourth whorl functions of AGAMOUS//Plant Cell. -1995. -Vol. 7. -P. 1249-1258.
  39. Simpson G.G. The autonomous partway: epigenetic and post-transcriptional gene regulation in the control of Arabidopsis flowering time//Current Opinion in Plant Biology. -2004. -Vol. 7. -P. 570-574.
  40. Steimer A., Schob H., Grossniklaus U. Epigenetic control of plant development: new layers of complexity//Current Opinion in Plant Biology. -2004. -Vol. 7. -P. 11-19.
  41. Trotochand A.E., Jeong S., Clark S.E. CLAVATA3, a miltimeric ligand for the CLAVATA1 receptor-kinase//Science. -2000. -Vol. 289. -P. 613-617.
  42. Vaucheret H. et al. The action of ARGONAUTE1 in the miRNA pathway and its regulation by the miRNA pathway are crucial for plant development//Genes and Development. -2004. -Vol. 18. -P. 1187-1197.
  43. Weigel D. The genetics of flower development: from floral induction to ovule morphogenesis//Annu. Rev. Genetics. -1995. -Vol. 29. -P. 19-39.
  44. Weigel D., Meyerowitz E.M. The ABCs of floral homeotic genes//Cell. -1994. -Vol. 78. -P. 203-209.
  45. Weigel D., Alvarez J., Smyth D.R. et al. LEAFY controls floral meristem identity in Arabidopsis//Cell. -1992. -Vol. 69. -P. 843-859.
  46. Weigel D., Meyerowitz E.M. Activation of floral horaeotic genes in Arabidopsis//Science. -1993. -Vol. 261. -P. 1723-1726.
  47. Williams R.W., Wilson J.M., Meyerowitz E.M. A possible role for kinase-associated protein phosphatase in the Arabidopsis CLAVATA1 signaling pathway//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1997. -Vol. 94. -P. 10467-10472.
  48. Yanofsky M.F., Ma H., Bowman J.L. et al. The protein encoded by the Arabidopsis homeotic gene agamous resembles transcription factors//Nature. -1990. -Vol. 346. -P. 35-39.

© Лутова Л.А., 2005

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах